Division of accelerators, cryogenics and magnetism

Français :

L’hélium liquide est très souvent utilisé pour le refroidissement des aimants supraconducteurs et il a la particularité d’être diamagnétique : il est donc susceptible d’être soumis à des forces volumiques dues à la non-uniformité des champs magnétiques. Dans le cas des aimants à haut champs magnétique, ces forces risquent de perturber les mouvements de convection dans l’hélium, pouvant ainsi dégrader le refroidissement des aimants. L’objectif de l’étude présentée est de simuler et comprendre les mouvements de convection dans l’hélium liquide en présence des forces magnétiques générées par des aimants pour ensuite les comparer aux résultats d’expériences menées au LNCMI-Grenoble en parallèle. Les simulations numériques sont réalisées avec le code commercial de CFD Ansys-FLUENT. Cette présentation illustrera l’influence de différents paramètres, notamment la distribution et l’intensité du champ magnétique sur les transferts de chaleur dans l’hélium liquide dans une cavité chauffée qui représente la cellule dans laquelle est effectuée la campagne de mesure expérimentale. 

English :

Liquid helium is often used to cool superconducting magnets and has the particularity of being diamagnetic: it is likely to be subject to the effects of volumetric forces due to the non-uniformity of magnetic fields. In the case of High Magnetic Fields, these forces may disturb the convective motion in helium and consequently degrade the cooling of the magnets. The purpose of the study is to simulate and understand the convective motion in liquid helium when subject to magnetic forces and its results will be compared to experimental data carried out in parallel. The simulations are done with the commercial CFD tool Ansys-Fluent. This presentation illustrates the influence of different parameters, as the distribution and intensity of the magnetic field, on the thermal transfers of liquid helium in a heated cavity representing the configuration of the experimental setup.