磁体与非磁性运动导体相互作用之讨论

通过分析磁体与非磁性运动导体间的相互作用,发现了一种由非磁性运动导体驱动永磁体转动的非接触驱动方式.从分子环流模型出发,利用毕奥-萨伐尔定律,给出了所用矩形永磁体的磁场分布解析表达式,对运动导体处于永磁体下方5 mm处时永磁体的受力做了定量计算.对相互作用中的磁悬浮效应做了新的解释,澄清了PASCO公司对"磁悬浮实验装置"中由电磁感应产生的物理现象在原理解释上的模糊之处.     

条状永磁体的组合形式及间距对单畴GdBCO超导体磁悬浮力的影响

通过对由条状永磁体组成的组合磁体与单畴GdBCO超导体在零场冷情况下磁悬浮力的测量,研究了5种不同组态下组合磁体之间距离的变化对超导体磁悬浮力的影响.结果发现,当条状永磁体之间的距离D从0 mm增加到30 mm时,超导体的磁悬浮力大小与组合磁体排列形式有着密切关系(以Z=5 mm为例):1)对由3个条状永磁体组成的组合磁体,当中间磁体的磁极N向上、两侧磁体的磁极N均水平指向中间磁体时,超导体的磁悬浮力从22.8N减小到9.7N;当中间磁体的磁极N向上、两侧磁体的磁极N均向下时, 关键词： 单畴GdBCO块材 磁体组合形式 磁悬浮力     

转动实验的新设计——介绍一种测量角速度和角加速度的方法

一.设计思想普通物理实验中有关转动实验的安排,由于角速度和角加速度的测量一直找不到一个可行的方法,只好回避诸如“角加速度与外力矩成正比,与转动惯量成反比”这样一些最基本的实验。目前采取的途径大致分为二种类型:(1)测转体的摆转周期,计算转动惯量,进而验证平行轴定理。例如三线悬盘实验和其他形式的转摆实验;(2)测加速转动的总时间,间接计算出转     

演示永磁体与运动非磁性导体相互作用实验装置的制作

应用所学知识, 自己动手制作了这套演示装置. 通过本装置可以对运动非磁性导体与永磁体间相互作 用进行探究, 并演示其相互作用产生的力矩驱动永磁体绕自身对称轴转动. 实验内容有丰富内涵, 展示了多种物理 现象. 在课堂教学、 课程设计等场合, 直观显示电磁感应原理的各种现象和技术应用, 有着良好的教学效果     

轮缘密封整周模型流动与封严特性数值研究

本文通过求解SST湍流模型以及三维Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS)方程,研究了单级轴流透平轮缘密封整周模型的流动与封严特性。分析了不同冷气流量下的封严效率与压力波动的变化,并通过与仅保留静叶和仅保留动叶的简化模型比较,分析了动静叶对主流与盘腔内压力波动的影响。结果表明:盘腔内部封严效率存在周向波动但无明显周期性规律,主流与盘腔内的压力周向波动受动静叶的影响,存在明显的周期性规律,静叶下游压力波动周期数等于静叶数,动叶上游与盘腔内部压力波动周期数等于动叶数。     

永磁体与运动非磁性导体相互作用的实验演示装置

演示了运动非磁性导体与永磁体间相互作用产生的力矩可以驱动永磁体绕自身对称轴转动,对学生深入讨论和应用电磁感应原理有帮助。     

对单相电度表反窃电方法的研究

长期以来,由于窃电手段层出不穷,给反窃电工作带来很大难度.为此,有必要对窃电的方式方法进行研究,彻底堵塞窃电漏洞.1电度表的工作原理电度表是利用电压和电流线圈在铝盘上产生的涡流与交变磁通相互作用产生电磁力矩,使铝盘转动,同时引入制动力矩,使铝盘转速与负载功率成正比,通过轴向齿轮传动,由计     

地平式跟踪系统中目标角速度与角加速度分析北大核心CSCD

在需要对目标进行实时跟踪瞄准的火控系统设计、论证与分析中,经常要估算目标运动的角速度、角加速度及其变化规律,以作为跟踪系统设计的依据,但目前很难找到针对此类问题的系统性论述。为此,以经常涉及的空间远程目标为对象,从理论上对地平式跟踪系统中目标运动的角速度、角加速度、最大角速度、最大角加速度等物理量进行了严格推导,给出定量的计算公式,并将理论计算结果与对某目标的实测数据进行了比较,证明了理论公式的正确性。从推导过程看,所得公式同样适用于近程目标。     

扫描镜动态面形变化和模态分析

为了分析某热像仪帧扫描镜在工作状态下的面形变化和产生2000Hz共振的原因，并提供改进设计依据,根据帧扫描镜运动曲线计算了帧扫描镜的扫描角速度和角加速度，用有限元分析软件I DEAS计算了扫描镜在扫描、加速、减速过程中面型的变化和前10阶固有模态，分析了扫描镜在试验中产生2000Hz共振的原因，并对扫描镜结构进行了改进，重新计算了面型变化和前10阶模态，试验证明消除了共振现象。最后提出了扫描镜设计时应注意动态下的面型变化是否满足要求，以及固有模态要避开驱动力矩中的干扰频率等要点。     

基于COMSOL的磁流变液盘式制动器仿真优化与研究

采用Bingham流体模型分析了磁流变液盘式制动器的制动力矩,设计出一种外绕线圈的单盘式制动器结构,利用COMSOL软件对该结构进行建模、电磁场仿真、制动力矩计算与结构参数优化。研究表明,制动力矩基本与旋转盘的角速度无关,制动过程中制动器可获得相对稳定的制动力矩;在一定的磁动势下,当旋转盘半径增加时,盘式制动器的制动力矩会逐渐增加;增加导磁外壳的厚度有利于约束磁力线,进而提高制动力矩。     

CCT型超导磁体结构分析

CCT(Canted-Cosine-Theta)型超导磁体为一种新型的磁体结构,它的导体轨迹符合一定的空间曲线方程,磁场则是由多层线圈组合而产生.超导线绕制在骨架的特定线槽中,导线之间由骨架隔开,以阻断电磁力的累积.利用磁体周期性轴向对称特点建立了有限元分析模型,对磁体在降温和加载电磁力作用下进行了结构分析,通过研制样机,首次在磁体内部埋入光纤光栅传感器以监测线圈内部温度和形变,测试结果与分析结果相吻合.     

烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能一致性与其微观结构的关系

分析了微观结构和热处理工艺对矫顽力的影响,发现在矫顽力一定的情况下,磁体的微观结构越“差”,则保证不同批次磁体矫顽力变化不大于某一给定值所需的工艺条件就越严格;反之则越宽松.就同一炉产品而言,微观结构越好的磁体,其矫顽力受烧结(热处理)炉温度梯度的影响越小,其结果是该炉产品的一致性越高.反之,受温度梯度的影响越大,磁体的一致性也就越低.该研究结果说明:在条件许可的情况下,应首先考虑通过改善磁体的微观结构来提高磁性能一致性. 关键词： Nd-Fe-B永磁体 微观结构 内禀矫顽力 一致性     

用于高功率微波器件的永磁体的设计和测试

报道了用于高功率相对论返波管振荡器的永磁体的设计和试制。以Halbach阵列结构为基础, 通过选择高性能的永磁材料, 调整磁钢的充磁方向、排列方式和尺寸, 优化设计了可用于某相对论返波管振荡器的永磁体结构, 其均匀区磁场强度0.98 T。采用粒子模拟方法, 进行了永磁体与返波管振荡器的一体化设计, 设计结果表明:器件输出功率超过1 GW, 设计的永磁体能够满足器件对磁场强度和位形的要求。对永磁体进行了试制和测试, 测试结果为:均匀区磁场0.88 T, 均匀区长110 mm, 磁体重量约306 kg。     

纳米晶Nd—Fe—B基稀土永磁体的磁性能的微磁量子理论计算

从微磁学理论出发，利用铁磁体总自由能极小的变分法，导出了取向各向异性磁体的磁化强度满足的Ｂｒｏｗｎ方程，对取向的纳米晶双相交换耦合磁体，该方程类似于量子力学中的定态Ｓｃｈｒｄｉｎｇｅｒ方程，利用中心场问题的求解方法推导了Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ基稀土永磁体的成核场同时随两相晶粒尺寸的变化关系。数值计算结果表明，当两相晶粒尺寸小于某一临界尺寸时，可以获得磁性能优异的纳米晶稀土永磁体。所得结果可用于定性解释实验结果和指导巨磁能积纳米晶永磁体的制备。     

单极感应

在图一中,M是一个轴对称形的永久磁体,由导电材料制成。磁体通过刷片P、P’与接有电流计的导线相联,构成一闭合回路.当磁体以恒定角速度。绕其对称轴线旋转时,回路PAP’P中将出现稳恒电流,这种由于磁体的旋转而在回路中出现电感应的现象最早由法拉第进行了研究,后被韦伯(Weber)命名为“单极感应”.工程技术上称此装置为“单极感应发电机”(Homopolar generator). 实验证明: (1)当刷片P、P’分别位于旋转磁体的一端轴处和中间位置时(图一),回路中的电流最大[1]; (2)如果磁体相对于观察者静止,回路中的PAP’部份以同样的角速度大小ω向…     

永磁体 N-N 相对式排列提升旋转式高温超导磁通泵开路电压的仿真研究

旋转式高温超导磁通泵可以无接触地向超导线圈中注入直流电, 在超导磁体充电方面具有独特的优势.在本文中, 我们基于 H-A 方程耦合建立了一个磁通泵二维有限元模型, 分别模拟了三块永磁体、 五块永磁体在不同的排列方式下对磁通泵开路电压的影响. 与正常的 N 极向下的排列方式相比, N-N 相对式排列改进后能够提升磁通泵的开路电压; 改进式 Halbach 排列对开路电压几乎没有影响. 在50 Hz 的旋转频率下, 永磁体 N-N 相对式排列使开路电压提升13% . 这是由于永磁体 N-N 相对式排列后, 磁通将会被挤压, 从而产生有多个峰值的磁感应强度分布, 使等效电压波形从不对称的四重峰变为多重峰. 最后, 对永磁体宽度进行了参数化扫描来分析永磁体尺寸对开路电压的影响. 通过优化磁体结构设计, 可以控制磁感应强度分布, 提升磁通泵的开路电压, 为提升实验装置的输出性能提供一种新颖的设计方向.     

金属-电介质微盘阵列红外吸收器的光学特性分析

根据亚波长微结构的异常光谱特性,提出了一种"圆形铝盘-圆形SiO_2盘-铝衬底"的二维周期性微结构可调谐红外吸波器.利用有限元算法对其红外光谱反射性质进行了数值模拟,发现该结构对入射的TE或TM光偏振态、在0°~60°大入射角范围内具有良好的吸波效果,共振波长调谐范围4~11μm.用局域等离子体激元共振理论解释了红外吸波机理,证明了所提出的多层微盘结构具有更宽的调谐特性和更好的吸收效率.     

“十”字形自驱单元形成寡聚体的动力学行为

探索自驱粒子形状对自组装结构和动力学的影响是软物质研究的前沿课题.组装基元形成的寡聚体及其动力学是大量粒子形成组装结构的基础.本文设计了一种“十”字形自驱粒子,发现其可以形成数种不同构型的寡聚体,计算了寡聚体(二、三、四聚体)的均方位移、角速度、角速度分布概率、轨迹曲率分布概率等.寡聚体的运动行为可分为两类:一类是合力为零但力矩不为零,寡聚体进行小半径的偏心旋转;另一类是合力不为零力矩也不为零,寡聚体呈现大半径的偏心旋转.寡聚体的平动动力学在短时间尺度(大致约为1—2 s,与其角速度有关)都呈现超扩散现象,但转动速度受寡聚体结构影响;力矩越大,转动惯量越小,角速度越大.对于三聚体,轨迹曲率与角速度有关,角速度越大,曲率也越大.     

基于磁通门和时域数字鉴频的磁场锁定系统

永磁型磁共振仪器的磁体易受温度和其他环境磁场干扰,造成主磁场波动,进而影响仪器测量的重复性和准确性．本文讨论了两种解决磁场波动的锁定方法：一方面,通过磁通门传感器对环境波动引起的瞬态磁场进行高灵敏探测,然后采用现场可编程门阵列进行实时处理并计算磁场补偿量;另一方面,针对环境温度变化引起的缓慢磁场偏移,则采用时域数字鉴频锁场方法,在对锁样品进行射频激发后,将磁共振信号通过混频变换到较低的频率范围,再转换为方波,然后直接送入现场可编程门阵列进行周期测量,并计算磁场补偿量．将两种方法获得的磁场补偿量叠加后,再转换为电流信号驱动安装在磁体上的B₀补偿线圈,并研制了一套磁场锁定系统,以实现对磁场的锁定.在0.5 T食品快检磁共振分析仪上进行测试验证,结果显示当受到瞬态干扰时,可将磁场稳定在±4 Hz(对应磁场为±0.093 9μT)范围内,同时也可以精准测量温度造成的磁场偏移,该结果验证了本文磁场锁定方法的可行性．     

传导冷却高温超导磁体的电磁分析

本文对高温超导双饼线圈的绕制、测试和结果进行了讨论和分析,在此基础之上对传导冷却高温超导磁体进行了电磁分析,通过对6到21个双饼线圈组成的磁体的各种参数进行计算,得到了一系列变化曲线,从中可以看到各个参数的变化趋势,以便有效设计高温超导磁体.