| Research Abstract |
本研究の目的は,酸化物超伝導体中の遮蔽電流密度の時間発展を数値的に解析する手法を考案し,同手法を用いて超伝導体に関連する工学現象を数値的に調べることである.
本年度は,先ず,遮蔽電流密度の時間発展を解析する3次元数値シミュレーション・コードを開発した.その際,時間と空間に関する離散化法として,それぞれ,後退Euler法とEFG法を用い,各時間ステップで現れる連立非線形方程式の解法には適応的減速Newton法と呼ばれる新手法を提唱した.次に,高速・高精度解析を実現させる目的でMPIを前提とする並列分散処理環境に同コードを実装した.また,磁気遮蔽のメカニズムを調べるための一助として,解析結果の可視化プログラムの開発も行なった.具体的には,遮蔽電流密度が生成する磁場の3次元分布(磁力線)の可視化プログラムを開発するため,磁気微分方程式の初期値問題を解くプログラムを開発し,3次元グラフィック・ライブラリpgxtalを用いて,解析結果を磁力線群の3Dオブジェクトとして描画した.
超伝導に関連する工学現象の調査としては,臨界電流密度の非接触測定法の一つである誘導法を数値シミュレーション・コードによって調べた.同法では,高温超伝導体の直上に配置した小コイルを用いて交流磁場を発生させ,コイル内に誘導される高調波電圧を検出している.本研究では,上記コードを用いて,この高調波電圧を計算した.超伝導の巨視的電磁特性を記述するJ-E構成方程式には,磁束フロー・磁束クリープ・モデルとべき乗則の2種類を採用した.計算結果により,コイル電流がある限界値を超えると,第3高調波電圧が他の如何なるモードよりも急速に成長することが明らかになり,さらに,第3高調波電圧の平方根がコイル電流の1次関数に底ることも判明した.
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