Wendelstein 7-X（W7-X）是世界上最大的恒星器，用于研究恒星器作為發(fā)電廠的可行性，自2015年起在格賴夫斯瓦爾德的馬克斯-普朗克等離子體物理研究所投入運行。W7-X擁有三個磁系統(tǒng)，分別是超導(dǎo)磁系統(tǒng)、trim線圈磁系統(tǒng)和控制線圈（CC）磁系統(tǒng)。控制線圈系統(tǒng)由十個相同的3D形狀線圈組成，這些線圈位于等離子體容器（PV）內(nèi)，每個對應(yīng)的偏濾器單元的擋板后面。它們的作用是修正誤差場并清除偏濾器靶板上的熱點。這些線圈采用空心銅導(dǎo)體制成，直徑為15毫米，內(nèi)部有8毫米直徑的水通道，整體尺寸為2.0×0.4米，在較高的熱負(fù)荷和電磁負(fù)荷下運行。為2024/2025年的實驗計劃，需要施加3.5千安（kA）的直流電流脈沖，這比控制線圈系統(tǒng)的設(shè)計值2.5千安高出40%。2017年開發(fā)的原始ANSYS控制線圈有限元模型（FEM）已經(jīng)進行了改進，以更好地進行熱分析和機械分析，從而為壽命估算提供可靠的結(jié)果。改進措施包括對流經(jīng)空心通道的水流進行建模，以準(zhǔn)確捕捉相鄰導(dǎo)體之間的溫度梯度以及各向異性絕緣材料中的相應(yīng)熱應(yīng)力。這一改進使得可以利用實驗過程中出口處的溫度傳感器數(shù)據(jù)來驗證有限元模型的計算結(jié)果。另一個改進是在控制線圈FEM的每個組件上使用二次網(wǎng)格，以避免由于網(wǎng)格粗糙導(dǎo)致應(yīng)力集中。機械分析考慮了死重負(fù)荷、作用在銅導(dǎo)體上的電磁力以及瞬態(tài)熱分析時的溫度梯度...