Comparison of 2D Numerical Modeling of a Coil Coupled with an Electrical Circuit used for PFM of Bulk HTS
Comparaison de modèles numériques 2D d'une bobine couplée à un circuit électrique utilisée pour l’aimantation pulsée d’un supraconducteur massif
Résumé
The behavior of HTS material brings difficulties to predict trapped magnetic field during Pulsed Field Magnetization (PFM), especially with coupling to an electrical circuit. Additionally, the HTS bulk is described by a strong non-linear power law and using an A formulation leads to poor convergence and long computing times. Contrarily to the A approach, H formulation contains good features for solving eddy current problems like PFM process, but it cannot be easily coupled with the electrical equations involved in such problem. Therefore, it is necessary to define additional equations for the magnetic flux. Such constraints lead combining two formulations, i.e. A and H, with suitable conditions on their common boundary. Unfortunately, this solution is not easy to implement in FEM software and still remains under investigation.
As a conclusion, I would like to not only present the results of the magnetization process of an YBCO pellet in a 2D axisymmetric problem but also show the comparison of computing time for different modeling strategies. The presented output will provide useful information to design advanced applications that require magnetized HTS bulks.
Le comportement des supraconducteurs (HTS) pose des difficultés pour présager du champ magnétique piégé pendant l’aimantation par un champ pulsé (PFM), en particulier lors du couplage avec un circuit électrique. De plus, le HTS massif est décrit par une loi en puissance fortement non linéaire et utiliser une formulation en A conduit à une mauvaise convergence et à des temps de calcul longs. Contrairement à l'approche A, la formulation en H possède de bonnes caractéristiques pour résoudre les problèmes de courants de induits, mais elle ne peut pas être facilement couplée avec les équations électriques impliquées dans un tel problème. Il est donc nécessaire de définir des équations supplémentaires pour le flux magnétique. Ces contraintes conduisent à combiner deux formulations, i.e. en A et H, avec des conditions appropriées sur leur frontière commune. Malheureusement, cette solution n'est pas facile à implémenter et reste encore à l'étude.
En conclusion, j'aimerais non seulement présenter les résultats du processus de magnétisation d'une pastille YBCO dans un problème 2D axisymétrique, mais aussi montrer la comparaison du temps de calcul pour différentes stratégies de modélisation. Les résultats présentés fourniront des informations utiles pour la conception d'applications avancées qui mettent en oeuvre des supraconducteurs massifs aimantés.