HTS磁浮系统中永磁轨接头处的运行阻力简化分析方法北大核心CSCD

为了研究高温超导磁浮系统中永磁轨接头处磁场分布与运行阻力的变化特性,本文以真空管道HTS磁浮系统为实验平台,以基本的振动理论和电磁学理论为基础,用一种简化方法分析接头气隙长度及运行速度与阻力的关系,然后在真空管道实验系统上实验验证.实验时保持管内一定真空度,驱动磁浮车运行后让其自由运行,测量其速度变化以确定运行一周所耗的能量,然后再计算平均阻力.实验结果与推导表达式所得结果相符,表明了分析过程的合理性与有效性.     

高温超导磁浮系统中的振动耗能法制动分析

为了实现磁浮车的无接触的制动,本文提出一种振动耗能的方法.该方法通过人为使得轨道磁场分布不均衡,从而将运行磁浮车体运动方向上的动能转化为与其垂直方向上的阻尼振动,以消耗运行车体的动能并使车体减速.文中忽略空气阻力,采用理论分析与计算机仿真的方法讨论了轨道磁场分布不均对车体振动特性的影响.最后在西南交通大学真空管道高温超导磁浮系统实验平台上实验验证了该方法对车体运行速度的影响,为将来的真空管道磁浮交通系统的设计提供参考.     

悬浮杜瓦通过永磁轨道开断处的纵向力研究

为了探索悬浮杜瓦通过永磁轨道开断处的纵向力变化规律及影响因素, 建立高温超导磁浮系统的理论模型, 推导了纵向力表达式, 进一步搭建实验平台, 在不同通过速度、 场冷高度和工作高度条件下, 对悬浮杜瓦脱离与进入永磁轨道时受到的纵向力进行测试. 理论与实验结果表明: 悬浮杜瓦通过永磁轨道开断处时受到纵向力作用,完全脱离前与进入后为阻力, 完全脱离后与进入前为主动力; 在低速运行范围内, 通过速度对纵向力的影响不大;随着工作高度的降低, 纵向力增大; 随着场冷高度的升高, 纵向力增大. 以上研究为高温超导磁浮系统的切换与发射提供设计参考.     

真空管道HTS侧浮系统对直线电机推力的影响

为提高真空管道高温超导(HTS)磁悬浮列车系统的自由悬浮运行速度,提出了侧浮式高温超导磁悬浮系统.通过实验对该系统环线运行下的动态过程进行了研究,结果表明,磁浮车在环线运行中,因离心力和重力作用产生横向位移和垂直位移,通过实验和仿真研究了该动态过程对直线电机驱动性能的影响,结果表明,随着垂直位移和横向位移的减小,直线电机起动推力逐渐增大;当垂直位移为5 mm,横向位移小于10 mm时,磁浮车偏离电机中心引起的驱动力变化影响不大.使列车保持较高的驱动稳定性,为侧浮式真空管道高温超导磁浮车初始悬浮位置设计提供参考.     

高温超导磁浮系统中直线电机的电流瞬时值法气隙磁场分析

弄清楚磁浮系统中直线电动机初、次级间的磁场分布非常重要,因为弄清了它,分析直线电机的初、次级间所受的推力及法向力情况就更容易了.本文采用次级为导板型三相双层绕组直线电动机从初级绕组中空间上离散的行波电流理论出发,用电流瞬时值方法讨论长初级直线感应电动机运行时不考虑纵向端部效应初、次级之间的气隙磁场.分析得出气隙变化及气隙为定值时气隙磁场沿初、次级相运运动方向上的分布表达式,最后以实验测量结果验证了推导结论,表明推导的合理性,对高温超导磁浮系统中用于驱动的直线电机的设计有参考作用.     

非光滑表面湍流减阻的数值模拟研究

本文采用CFD数值模拟的方法对二维光滑平板阻力进行计算,与经典理论公式比较,以验证CFD方法的可靠性.从已有的肋条减限的实验结论出发,对带有肋条结构的平板与光滑平板的阻力进行CFD计算,经对比带肋条平板的阻力减小18.39%.分析数值模拟结果的速度场.涡量场等,初步得到肋条结构减阻的机理.肋条顶部产生的两个方向相反的旋...     

HTS磁浮系统中长初级直线电机三相绕组特性分析

在高温超导磁浮系统中,采用单边长初级分段供电直线电机驱动磁浮车做高速环形运动.为了提高直线电机驱动的效率和性能,通过磁动势理论,对单边长初级分段供电直线电机三相绕组气隙磁动势特性进行了分析研究.结果表明,当采用短距、分布绕组时,可以有效的抑制三相绕组合成气隙磁动势中谐波分量,改善磁动势波形,从而提高电机效率和性能.最后进一步通过建模仿真实验,验证了理论分析的正确性,为用于高温超导磁浮系统驱动的单边长初级分段供电直线电机的设计加工提供参考.     

平行摆放的节拍器相互耦合的动力学机制

同步行为是自然界普遍存在的现象.若干个机械节拍器于某些特定条件下,分别给各个节拍器的摆以任意的初始相位,一段时间后各个摆会达到同步的运动状态.本文首先通过分析节拍器的内在工作机制建立了单个节拍器的动力学方程,根据实验结果给出了动力学方程中的阻力矩和动力矩随时间变化的规律,然后引入惯性力,表示节拍器之间的耦合作用,建立了节拍器系统的动力学方程,物理意义清晰,能够较好地解释平行摆放在水平木板上具有相同摆动周期的节拍器的同步现象.通过与实验的对比发现理论可以较好地预测节拍器系统达到同步的时间,并且在不同实验条件下体现出良好的普适性.     

航天发射超导磁浮平台设计的初步实验研究

鉴于未来航天发射安全、可靠、低成本的要求,国外先后提出了不同磁悬浮系统助推发射运载器的概念及方案.我们基于初步拟定的高温超导磁悬浮发射系统方案,展开了相应的研究和探索.本文从磁浮系统悬浮力和稳定性综合考虑出发,建立配套高温超导实验测试系统,研究和比较了NdFeB永磁轨道构型和高温超导块材组合对磁浮系统性能的影响,并进行了定性的分析,其结果对小型缩比磁悬浮发射试验平台的构造具有极其重要的现实意义.     

翼型绕流的洛伦兹力控制机理

在翼型上翼面壁面附近流场中形成的流向洛伦兹力,可提升翼型的升力减小阻力,然而制约其推广应用的主要瓶颈是极为低下的控制效率,为提高洛伦兹力的控制效率,需研究其控制机理.以翼型绕流的洛伦兹力控制为例,利用双时间步Roe格式及水槽对其进行数值及实验研究.结果表明:洛伦兹力的控制效果随着来流速度的增加而下降,升力增幅和阻力减幅与来流速度大小呈反比关系,但升力增加和阻力减小的规律不变,都是升力先急剧增加随后缓慢增加,而阻力先急剧减小然后再缓慢增加,基本原因为升力和阻力先受洛伦兹力推力的影响而分别增加和减小,随后洛伦兹力作用增加翼面壁面摩擦力,导致升力减小和阻力增加,流向洛伦兹力还导致翼型壁面压力下降,增加翼型升力和压差阻力;壁面摩擦力导致的升力降幅比壁面压力变化导致的升力增幅小,壁面压力变化起主导作用;洛伦兹力推力对阻力的降幅比压差阻力的增幅大,洛伦兹力推力起主导作用,因此阻力减小.     

运用建构主义理论改进中学物理实验的方法研究

从建构主义理论的角度来分析和改进中学物理实验, 以促进学生对实验中物理知识及规律的掌握. 通 过“ 探究加速度与质量、 力的关系”和“ 探究功与速度变化关系”两个实验为例分析了其改进过程, 总结了建构主义 理论改进中学物理实验的基本方法     

磁铁在无限大薄导体板上方低速运动的磁阻尼探究

本文基于麦克斯韦涡流镜像理论,定量计算了在无限大薄导体板上方低速运动的磁铁所受阻力的表达式,其正比于运动速度、磁矩的平方和导体板厚度,并以磁铁离导体板距离的4次方关系减小.用改进单摆法构建了磁单摆-铝箔系统进行实验,控制其他变量不变,改变磁铁离铝箔的最小距离并进行多次实验,发现理论与实验符合较好.     

HTS磁浮系统中直线驱动电机的电流瞬时值法推力分析

从初级绕组中空间上离散的行波电流理论出发,用瞬时电流值方法讨论HTS磁浮系统中长初级直线感应电动机初、次级之间不同相对位置下的三种运行状态时的推力情况.三种状态为次级导板相对于初级产生的磁场区域空间的进入、保持、离开.其中进入、离开两种状态产生了直线电机的纵向端部效应,对推力的分布有很大影响.分析结果展示了具体影响情况.最后实验结果验证了推导结果,表明推导的合理性,对直线感应电机的设计有参考作用.     

应力未饱和粮仓系统中器壁与颗粒的摩擦阻力

对于仓壁不固定的粮仓系统,其底部压力会随颗粒高度线性增加.由于没有Janssen应力饱和现象,其力学状态与通常粮仓系统显然不同.通过上拉和下压这种应力未饱和粮仓系统的仓壁,实验研究了不同顶部负载时颗粒介质与仓壁的最大静摩擦阻力.结果显示阻力随颗粒质量的增加在上拉时呈线性增长关系,但在下压时呈指数增长关系,下压阻力强度比上拉时大一个量级以上.此外阻力与顶部负载呈线性变化关系.这些测量很好地符合了基于应力转向比为常数的假设（即Janssen假设）下给出的连续力学理论计算,表明该假设对于此应力未饱和粮仓系统依然适用. 关键词： 颗粒物质 粮仓 静摩擦 应力转向比     

永磁体尺寸对高温超导磁悬浮力的影响分析

高温超导体的发展推动了磁悬浮技术的应用,而磁悬浮中磁悬浮力的控制尤为重要。在磁浮系统中永磁体用来给超导体提供磁场,因此磁悬浮力的大小与永磁体的尺寸密切相关。主要介绍磁悬浮力理论计算方法和有限元仿真模型,研究了磁悬浮力随永磁体尺寸变化的趋势,并对仿真结果进行分析同时加以实验佐证。仿真结果对高温超导块材在磁悬浮技术中的应用有参考价值,同时有助于优化材料用量。     

热格子-Boltzmann模型非均匀网格算法及应用

本文针对曲边界流动换热问题,建立了一种新的热格子-Boltzmann非均匀网格算法.通过对环形腔内自然对流问题的模拟并与实验和经典理论结果对照,验证了该模型的正确性.然后将此方法运用到磁流体无泵驱动环路系统,研究了温差和磁场强度对此系统流动的影响.结果显示磁流体可以在环路内持续稳定流动;在加热和冷却入口处温度呈现V形分布,当温差达到50℃后,速度变化就不再明显.     

小孔流速实验中的排水时间和流量系数的研究

本文以水作为理想流体,考虑到水头损失和孔口缩流效应,对小孔流速实验涉及的容器排水问题进行了系统的理论和实验研究.从理论上推导得出了圆柱形容器排水时间的解析解,分析了排水时间和自由液面速度、流量系数之间的规律,提出了排水时间的等效性.实验上,加工了底部开有不同小孔的大型圆柱形容器,测量了容器排水时间随液面高度的变化关系,借助实验结果计算了流量系数值,验证了容器排水时间的等效性关系,实验结果与理论计算符合较好.     

永磁磁浮轴承的设计及其计算

介绍了永磁磁浮轴承结构图及其工作原理。采用等效表面电流法和 Ansoft三维有限元电磁场计算软件计算比较了永磁磁浮轴承的悬浮力。永磁磁浮轴承的损耗主要包括磁阻力矩损耗和涡流损耗。文章推导了频域涡流场和涡流电流密度公式 ,计算了磁阻力矩损耗功率和涡流损耗功率。在无轴承电机、高速离心机、飞轮储能、航空陀螺仪等高速旋转系统中具有广泛的应用前景。     

具有涨落质量的线性谐振子的共振行为

Brown运动中,环境分子的吸附能力使Brown粒子的质量存在涨落. 本文将这一质量涨落建模为对称双态噪声, 以考察其对系统共振行为的影响. 首先,利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换推导系统稳态响应振幅的解析表达式, 并根据相应数值结果, 研究系统的共振行为; 然后, 通过仿真实验对理论与实际的符合情况进行对比分析, 验证理论结果的可靠性及其对实际应用的指导意义. 理论结果和仿真实验均表明: 1) 系统稳态响应为频率与外部驱动相同的简谐振动; 2) 稳态响应振幅随外部驱动频率、振子质量、噪声强度及相关率的变化分别相应出现真实共振、参数诱导共振、随机共振现象; 3) 质量涨落噪声导致系统共振形式出现多样化现象, 包括单峰共振、单峰单谷共振、双峰共振等. 关键词： 质量涨落噪声 随机共振 双峰共振     

存在气流时管口声阻抗的变化

抗性消声器的消声性能与管口辐射特性密切相关。本文主要研究存在气流时管口声阻抗的变化。在实验室管道系统中,测定了管口声压反射系数以及声阻抗的变化,并与理论分析的结果加以比较,提出了相应的半经验半理论公式。实验结果与理论计算符合良好。理论与实验都表明,气流对管口的反射系数与声阻抗有一定的影响。当反射系数接近1时,随气流速度的增高,管口辐射声功率将明显变化。