永磁魔环磁感应强度的仿真模拟

本文通过对永磁魔环结构的磁感应强度的模拟,得到了特殊磁化方向下环形空腔内外磁感线的分布规律,得出在该条件下磁环腔内部场强大于外部场强且具有较好的方向性的结论,进一步对永磁魔环磁感应强度进行仿真模拟,为阿尔法磁谱仪研究提供了一定的参考.     

任意倾斜角度下的永磁导轨感应磁场解析计算

平行移动式自稳定高温超导块材磁悬浮数值模拟计算包括永磁导轨感应磁场的计算。无限长的永磁轨道结构具有多样性。通过对称分布永磁轨道磁场的解析计算导出了任意倾斜角度下永磁轨道磁感应强度解析计算方法。采用此方法,成功计算出了多块交错排列的Halbach结构永磁轨道的感应磁场计算。采用该方法和商用Ansoft软件的有限元法分别对Halbach永磁轨道磁场进行了计算,对比计算结果表明,此方法是可行的,并且计算效率也远优于有限元法。     

带开口磁环的周期永磁聚焦系统的轴向磁场

 基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁（PPM）聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点,设计和优化了带开口磁环的PPM系统,实现了轴向磁场的周期化。     

S波段永磁式相对论磁控管设计及实验研究

对S波段永磁式全腔提取相对论磁控管进行了理论设计和数值模拟研究,并对其进行了实验研究。通过理论分析初步获取相对论磁控管结构参数,并采用三维电磁仿真软件对模型进行粒子仿真优化,根据引导磁场需求设计永磁磁场产生结构。该永磁式相对论磁控管在500 kV电压输入条件下,输出微波功率1.978 GW,效率49.2%。利用实验室小型脉冲功率驱动源平台开展了初步实验研究。实验中,该永磁式相对论磁控管在脉冲驱动源驱动下获得GW级输出功率,功率转换效率约40%,实验结果与模拟结果吻合得较好。     

基于Ansoft的永磁轨道排布方式的仿真优化

将永磁轨道上表面磁感应强度作为主要参数进行检测和考察,以衡量其悬浮性能的优劣程度。首先通过对比Ansoft仿真值与实际测量值,确定了最佳测量位置为永磁体上表面2mm处,然后分别对多种排布方式的永磁轨道表面磁感应强度B进行了仿真并观测,得出结论表明:从制作的经济性以及实用性考虑,三极对顶式永磁轨道能提供目前最优的悬浮性能。该结论对高温超导磁悬浮系统永磁轨道的制作和设计有一定的参考价值。     

周期永磁聚焦电子注性能计算机模拟

 使用全三维电磁场粒子模拟程序MAFIA建立了行波管周期永磁聚焦系统模型，计算了磁系统中的磁场分布和静态电子注传输特性。分析了周期永磁系统聚焦电子注传输特性，并重点讨论了磁场强度、磁场端部效应和横向速度分布对电子注聚焦性能的影响。为周期永磁聚焦系统的工程设计和优化提供了有价值的模拟结果。     

带状注速调管电子光学系统的设计与模拟

 设计了对有限宽带状注进行聚焦的周期永磁（PPM）磁场，利用E-GUN，SUPERFISH，MAFIA和PIC模拟软件，建立了计算具有平面对称结构的2维及3维电子光学系统模拟平台,并应用此平台对X波段、100 MW带状注速调管的电子光学系统进行了设计与模拟。结果显示，利用设计的PPM聚焦系统，当磁场周期为60 mm，入口处磁场为0.1 T时，在600 mm的传输距离下，电子注的通过率达到了99.6%。     

四注行波管周期永磁聚焦系统的优化设计

根据电子注参数、布里渊磁场公式及周期聚焦系统轴向磁通密度峰值经验公式,计算出永磁聚焦系统轴向峰值磁通密度,利用Ansoft Maxwell 3D软件建立了四注行波管周期永磁聚焦系统仿真模型,对模型结构尺寸进行了参数化分析,研究了周期永磁聚焦系统结构尺寸对聚焦系统通道内磁通密度的影响,确定了磁聚焦系统结构最佳尺寸配合,优化设计出了四注行波管周期永磁聚焦系统。其电子注通道中心轴线上轴向磁通密度峰值B_z=309 mT,横向磁通密度B_t=2.86 mT,B_t/B_z=0.92%。     

开口磁环的周期聚焦系统仿真分析与实验

当前行波管周期永磁聚焦系统的波端口位置处的磁环通常采用单向开口磁环。在波端口位置引入波导阻抗调谐支节的基础上,提出了两种不同的双向开口磁环结构。利用三维电磁仿真软件Opera-3D,分析了双开口磁环的中心轴线附近的磁场,并据此进一步介绍了带双开口磁环周期永磁聚焦系统的设计方法。为了验证带双开口磁环的周期永磁聚焦系统应用的可行性,设计和测试了一套E波段折叠波导行波管电子光学系统。在行波管试验中,电子枪发射电流83 mA,带双开口磁环的周期永磁聚焦系统聚焦的电子束流通率达到99%。     

椭圆带状电子束聚焦方式

分析了椭圆带状电子束空间电荷场分布,采用3维粒子模拟软件观察椭圆带状电子束的传输不稳定性。分别对采用周期凸起磁场结构和偏置周期凸起磁场结构聚焦椭圆电子束进行理论分析,并利用粒子模拟软件对聚焦效果进行仿真。通过对比研究发现:偏置型周期凸起磁场结构更适合用于抑制椭圆截面带状电子束的传输不稳定性。     

玻璃包覆铜丝快速凝固感应加热磁场数值模拟

 建立了玻璃包覆铜丝快速凝固感应加热电磁场计算模型，借助MATLAB软件描述了圆柱形导体内电磁场分布规律。研究了感应线圈直径、锥度和匝数等参数对感应线圈内磁场分布的影响。结果表明: 随着感应线圈直径的增大，最大磁场强度降低；随着锥度的增大，线圈中最大磁场强度降低；随着感应线圈匝数增加，线圈中的最大磁场强度增加。扫描电镜和X射线衍射仪分析表明，实验制备的玻璃包覆铜丝的直径为18 mm、铜丝的直径为3.3 mm，玻璃包覆铜丝的表面质量及直径均匀性较好，铜以晶态形式存在，在［200］晶向具有明显的择优取向。     

Magnetically actuated bi-directional microactuators with permalloy and Fe/Pt hard magnet

Bi-directional polyimide (PI) electromagnetic microactuator with different geometries are designed, fabricated and tested. Fabrication of the electromagnetic microactuator consists of 10 μm thick Ni/Fe (80/20) permalloy deposition on the PI diaphragm by electroplating, high aspect ratio electroplating of copper planar coil with 10 μm in thickness, bulk micromachining, and excimer laser selective ablation. They were fabricated by a novel concept avoiding the etching selectivity and residual stress problems during wafer etching. A mathematical model is created by ANSYS software to analyze the microactuator. The external magnetic field intensity (H_ext) generated by the planar coil is simulated by ANSYS software. ANSYS software is used to predict the deflection angle of the microactuator. Besides, to provide bi-directional and large deflection angle of microactuator, hard magnet Fe/Pt is deposited at a low temperature of 300 °C by sputtering onto the PI diaphragm to produce a perpendicular magnetic anisotropic field. This magnetic field can enhance the interaction with H_ext to induce attractive and repulsive bi-directional force to provide large displacement. The results of magnetic microactuator with and without hard magnets are compared and discussed. The preliminary result reveals that the electromagnetic microactuator with hard magnet shows a greater deflection angle than that without one.     

空气域中铁磁流体动态控制研究

根据铁磁流体磁化后会受到磁力,退磁后不存在任何磁滞的超顺磁性质,提出了铁磁流体的动态控制方法,对喷射在空气域中的铁磁流体液柱直接添加电磁场实现其动态偏转驱动。在修正后的纳维-斯托克斯(N-S) 控制方程中加入表面张力、重力及磁力,并结合磁感应方程,建立了铁磁流体动力学(FHD)模型。利用二次开发的Fluent流体仿真软件建立了铁磁流体在空气域中喷射的流体体积函数(VOF)多相流模型,仿真了在不同磁场强度下铁磁流体的液相分布及分散状况,分析了磁性对其动力学行为的影响。结果表明,随着磁场强度和喷射距离的增大,铁磁流体沿磁场方向速度及偏移量增大,其发散情况逐渐明显。     

FAIR工程中CR二极超导磁体样机的结构分析

介绍了德国FAIR(The Facility for Antiproton and Ion Research)工程中收集环CR(Collector Ring)二极超导磁体的结构设计;用CATIA软件建立了CR二极超导磁体的三维模型,并用有限元分析软件ANSYS对建立的模型进行了磁场和电磁力的分析;基于磁场分析对线圈盒进行了位移和应力的分析;对磁体失超后液氦容器可能出现的最大位移和最大应力进行了分析,为正式磁体的制造提供了必要的参数。     

磁致塑性效应下的位错动力学机制

基于磁致塑性效应探讨了磁场作用下位错受力和运动机制, 对磁场下的位错动力学机制进行了定性和定量分析. 选择氧化铝纳米颗粒强化铝基复合材料为实验对象, 在不同磁感应强度下(0–3 T范围)对试样进行磁场处理. 结果表明, 随着磁感应强度增加, 位错密度提高, 表现出塑性变形特征. 分析认为, 磁场力不足以驱动位错运动, 位错增殖诱因在于磁致塑性效应, 即磁场改变了顺磁性位错芯与障碍间自由基对中的电子自旋状态, 促使自由基对从强键结合单线态向弱键结合三重态转化, 位错穿越障碍时所需能量减小, 退钉扎趋势明显; 位错运动中的限速环节是位错在障碍处的停留, 磁场诱发的电子激发和原子重排速度很快, 表现出磁场作用的高效性. 磁场起作用的临界磁感应强度约为3 T, 低于3 T时磁场作用随磁场强度增加而变得明显, 高于3 T 后磁场效果会减小. 计算得到3 T 时位错运动速度是10^-3 m/s, 位错线长度比未加磁场时增加两个数量级, 位移与磁感应强度平方和磁场作用时间成正比. 实验和理论研究表明磁场具有改善材料塑性变形能力的显著作用.     

强磁场环境下铁素体钢矩形流体通道内磁场分布研究

用Ansys静磁模块数值模拟了在外加强磁场环境下铁素体矩形通道管中心磁感应强度分布。与文献结果、解析解及实验数据的对比表明,模拟结果与它们基本一致。进一步的数值模拟还表明,铁素体矩形管对其内部的整体磁场分布影响较大,不同区域内产生不同程度的磁力线扭曲及非均匀的磁感应强度分布效应。该分布可能对管道内磁流体动力学效应产生较大影响。     

Comptonɢ��Թ����м�������������ź�ǿ�ȹ�ϵ��Ӱ��

应用光声理论、相对论量子理论和电子与多光子集团非线性Compton散射模型,研究了Compton散射对掺杂固体中光声信号强度的影响。结果表明,当掺杂固体中发生电子与多光子集团之间的多光子非线性Compton散射时,在忽略光声转换效率的变化和基质晶格对介电函数贡献的情况下,耦合激光能量和磁感应强度是影响光声信号强度的两个主要因素,其中耦合磁感应强度起主导作用。Compton散射使光声信号强度随耦合光的磁感应强度和能量的增大而迅速增大。能量与光声信号声压之间存在对数线性关系,但它相对于Compton散射前的曲线下移。     

Compton散射对固体中激光能量与光声信号强度关系的影响

应用光声理论、相对论量子理论和电子与多光子集团非线性Compton散射模型,研究了Compton散射对掺杂固体中光声信号强度的影响。结果表明,当掺杂固体中发生电子与多光子集团之间的多光子非线性Compton散射时,在忽略光声转换效率的变化和基质晶格对介电函数贡献的情况下,耦合激光能量和磁感应强度是影响光声信号强度的两个主要因素,其中耦合磁感应强度起主导作用。Compton散射使光声信号强度随耦合光的磁感应强度和能量的增大而迅速增大。能量与光声信号声压之间存在对数线性关系,但它相对于Compton散射前的曲线下移。     

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A finite element model of the toroida field (TF) coil and gravity support system is established at first by taking its cyclic symmetry condition into account. The first ten order natural frequencies and their corresponding modal vectors of the system are calculated then by using the ANSYS software. Based on these modal information and the spectrum analysis method, the displacement response distribution of the TF system is obtained finally by using the standard seismic spectrum given in ITER EDA report. Furthermore, the feasibility of the numerical model is validated by comparing its results with those of a simplified model of single degree of freedom.     

基于Elman神经网络的磁场探头校准建模

针对大多数磁场探头都是在频域上校准、不能较好地满足测量电磁瞬变现象的问题,提出了一种基于Elman神经网络的磁场探头时域校准建模方法。利用Helmholtz线圈、浪涌发生器、示波器等仪器搭建了时域校准平台,对磁场探头进行校准实验,并采集浪涌发生器输出的电流波形和磁场探头的感应电压。分别以磁场探头的感应电压和Helmholtz线圈产生的磁感应强度数据作为输入输出,建立Elman神经网络模型。建模效果表明,所建模型能够准确地预测出磁感应强度的变化趋势,该校准模型具有一定有效性。