圆电流中导体的磁悬浮效应研究

本文基于椭圆积分法计算了圆电流产生的磁场,进而得到了导体在圆电流产生的高频电磁场中受力的解析表达式.结果表明:高频电磁场作用下,趋肤深度内的导体受到强烈的磁悬浮作用.频率越低,磁悬浮力的穿入深度越大,但其数值降低得越快.     

磁记忆检测的力磁耦合型磁偶极子理论及解析解

磁偶极子理论在缺陷漏磁场解释中被成功广泛使用.由于磁荷密度等参数不易定量,磁偶极子理论在应用中常常进行归一化处理,被认为不适用于对应力相关的磁记忆信号做量化分析.本文通过建立力磁耦合型磁偶极子理论模型,以适用于分析磁记忆检测中应力对磁信号的影响.基于铁磁学理论确定应力和磁场联合作用下的等效场强度,基于弱磁化状态的一阶近似,获得了各向同性铁磁材料微弱环境磁场下的应力磁化解析解.结合磁信号二维问题中矩形和V形磁荷分布假定,建立了光滑与破坏试件表面磁信号、矩形和V形表面缺陷所诱导磁信号的力磁耦合型磁偶极子理论分析模型,并获得其解析解.基于力磁耦合型磁偶极子理论的解析解,对拉伸实验中试件破坏前后的信号差异、矩形和V形表面缺陷诱导磁信号,以及磁信号的影响因素和规律等进行了详细分析.理论研究表明,基于本文理论模型的解析解可实现对磁记忆检测中的一些基本实验现象和规律的解释.     

受限费米气体的磁性（英文）

采用半经典近似和数值求和方法,研究了简谐势阱和磁场约束下理想带电费米气体的磁性质,给出了该体系的热力学势、磁场强度和电流密度随外磁场的解析表达式,并分析了约束势阱和磁场对体系的影响.计算结果表明,准经典近似在处理弱场时,与数值计算结果能够得到很好地吻合.该方法和结论可通过相应参量代换过渡到其它形式的受限量子气体.     

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...     

基于符号回归方法探索磁性斯格明子结构近似解析式

磁性斯格明子是一种非平庸的拓扑磁结构,它能够在具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的手性磁体中稳定存在,其静态以及动态特性与其结构特征息息相关.然而,一般情况下斯格明子结构解析式并不存在.因此,许多研究者给出了近似解析式.本文介绍了使用符号回归算法探索磁性斯格明子结构解析式的新方法,在考虑DM相互作用和外部磁场对磁性斯格明子结构的影响下,使用符号回归算法得到了两个较为合适的近似解析式,其适用范围与占主导地位的相互作用有关.研究结果验证了符号回归算法在探索磁性斯格明子结构解析式的强大能力,为磁结构的解析式探索提供了新思路.     

双向聚焦电磁铁摇摆器磁场的数值模拟

 应用磁矢量势公式导出了螺线圈绕组的磁场计算公式，应用标量磁势并对电磁铁作局部均匀磁化近似，给出了电磁铁摇摆器磁场的积分方程式和相应的耦合系数。通过求解积分方程得到了摇摆器磁场的空间分布及摇摆器两端非均匀区的磁场分布。本方法可以为双向聚焦电磁铁摇摆器的设计提供参考数据。     

圆电流在圆心附近的磁场

圆电流在圆心附近的磁场林敬与（北京航空航天大学数理系北京１０００８３）圆电流是电磁理论中的一个重要模型，它的磁场分布可以在许多有关的书籍中找到．通常求解磁场分布的解析式，总是先求出磁矢势人然后导出磁场Ｂ（或Ｈ）．一个半径为ａ、电流强度为Ｉ的圆电流，置...     

基于近似解析法的超导储能磁体设计

降低超导储能磁体的研制成本一直是控制超导磁储能系统(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)总成本的重要手段之一.本文考虑在一定磁体结构参数范围内,磁体产生的最大磁场值可以采用级数进行表示,磁体的电感值可以采用线性函数表示,给出了超导储能磁体磁场能量的近似解析表达式,提出了一种基于近似解析法的超导储能磁体设计方法.该方法以储能磁体的线材用量最小作为设计目标,在给定超导线材参数和临界电流特性曲线,以及磁体储能总量要求的情况下,依据此方法可快速的得到成本最优时所对应的磁体结构参数.将近似解析法优化和采用传统的有限元软件Ansys仿真优化进行对比分析,结果表明采用近似解析法进行磁体优化更加方便快捷,节省了大量计算时间.     

NbTi超导磁屏蔽管的研究

对置于磁体中的 NbTi 超导磁屏蔽管进行了实验研究,检测了磁体中超导磁屏蔽管的磁屏蔽能力.结果表明由整块 NbTi 材料做成的超导磁屏蔽管屏蔽能力是不高的,并且其磁屏蔽能力随外磁场升场速度的增大而降低.还测量了超导磁屏蔽管内冻结磁场分布,得到了超导磁屏蔽管冻结磁场分布的一些实验规律,实验结果表明,置于磁体中的超导磁屏蔽管不具备使磁场分布更加均匀的能力,这与某些文献的理论预测不一致.     

匀强磁场与简谐势阱中荷电自旋-1/2费米子的热力学性质

基于准经典近似方法,研究了匀强磁场与简谐势阱中荷电自旋-1/2费米系统的热力学性质,给出了系统的粒子数、内能、比热、磁化强度和磁化率等热力学量的解析表达式.通过引入自旋因子描述电荷-磁场和自旋-磁场作用的相互竞争,并数值分析了自旋因子对系统磁化强度的影响.研究表明,系统呈现抗磁性还是顺磁性取决于自旋因子的值,二维荷电费米系统的磁性质与三维系统相似.     

Initial transient process in a simple helical flux compression generator

An analytical scheme on the initial transient process in a simple helical flux compression generator, which includes the distributions of both the magnetic field in the hollow of an armature and the conducting current density in the stator, is developed by means of a diffusion equation. A relationship between frequency of the conducting current, root of the characteristic function of Bessel equation and decay time in the armature is given. The skin depth in the helical stator is calculated and is compared with the approximate one which is widely used in the calculation of magnetic diffusion. Our analytical results are helpful to understanding the mechanism of the loss of magnetic flux in both the armature and stator and to suggesting an optimal design for improving performance of the helical flux compression generator.     

对不同结构螺线管型爆磁压缩发生器跳匝问题的分析及跳匝比的计算

 电枢与定子线圈轴线的偏差会导致膨胀电枢与线圈的接触点出现跳变,从而造成磁通损失;这也是影响爆磁压缩发生器输出性能的重要因素。根据发生器的结构以及电枢与线圈的轴向偏心率,推导出了确断发生器是否发生跳匝的函数表达式。根据这个表达式,可以很方便地在Matlab计算平台上确定任意线圈结构的发生器的跳匝情形,并可以精确计算发生跳匝的比例,从而指导螺旋形爆磁压缩发生器线圈和电枢的设计和安装。     

Electrical behavior of a simple helical flux compression generatorfor code benchmarking

A variety of basic magnetic flux compression (MFC) generator geometries have been tested during the last three decades. Though size and operating regimes differ widely, it is apparent that the helical flux compression generator is the most promising concept with respect to current amplification and compactness. Though the geometry of the helical generator (dynamically expanding armature in the center of a current carrying helix) seems to be basic, it turns out that the understanding of all involved processes is rather difficult. This fact is apparent from the present lack of a computer model that is solely based on physical principles and manages without heuristic factors. A simple generator was designed to address flux and current losses of the helical generator. The generator's maximum current amplitude is given as a function of the seed current and the resulting “seed-current” spread is compared to the output of state-of-the-art computer models. Temporally resolved current and current time derivative signals are compared as well. The detailed generator geometry is introduced in order to facilitate future computer code bench marking or development. The impact of this research on the present understanding of magnetic flux losses in helical MFC generators is briefly discussed     

螺旋型爆炸磁压缩发生器的性能分析

 在无损条件下, 利用五段模型法详细地研究了间接馈电、螺旋型爆磁发生器的工作原理,分析了系统的能量放大系数和磁通量放大系数对装置结构参数的依赖关系,讨论了锥角、套筒与螺旋线圈的偏心率等对回路电流放大的影响。这些结论对间接馈电、螺旋型爆磁发生器的设计和实验结果的理解会有一定参考意义。     

螺旋型爆磁压缩发生器初始电性能的高频分析

 从电流扩散方程和磁扩散方程出发，研究了在瞬态过程中螺旋型爆磁压缩发生器(HMFCG)的电流密度在螺线管导线中的分布以及感应电流密度在金属套筒中的分布情况，分析计算了爆磁回路初始充电过程中频率对HMFCG电感和电阻的影响，计算结果与实验测量吻合；这为进一步完善校正程序，更好地描述爆磁压缩过程奠定了基础。     

被动补偿脉冲发电机气隙绕组电感的解析计算

利用电磁计算的直观图解法，考虑到导电筒中涡流产生的磁通压缩效应，通过分析气隙磁场分布导出了被动补偿脉冲发电机无槽电枢绕组电感的解析表达式。对２５ＭＷ样机进行计算，电感的测量结果验证了解析表达式的有效性。     

螺旋形爆磁压缩发生器跳匝现象分析

 分析了螺旋形爆磁压缩发生器的跳匝现象,考虑了膨胀电枢与定子线圈的交线,采用更加精确的计算模型,得出了更为精确的发生器装配公差表达式,通过计算验证了简化模型的结论可以满足设计要求,并对电枢表面和电枢壁厚等的不规则因素,以及圆管爆轰的边缘效应导致跳匝作了深入的分析计算。结果表明：如果电枢的装配公差合适,则可消除由于电枢和定子之间的轴线偏差导致的跳匝现象;圆管爆轰的边缘效应会导致起爆端部分线匝的磁通损失,因而发生器设计时电枢要比定子线圈长一部分;电枢厚度的径向不均匀分布会引起电枢的不对称膨胀,从而导致跳匝发生。     

磁压对级联爆磁压缩脉冲发生器性能的影响

 为了研究负载为mH量级的间接馈电两级级联柱-锥构型的爆磁压缩产生器的基本物理过程和能量转换机理，利用描述爆磁压缩物理过程的2维爆轰磁流体力学程序MFCG(Ⅴ)，以实验模型结构参数为基础模拟计算了一系列模型，分析了磁压对金属套筒径向膨胀速度及膨胀过程的影响。计算结果表明：套筒的径向膨胀速度取决于爆轰压与磁压的共同作用，在爆磁压缩过程的绝大部分时间里，向外膨胀的爆轰压都远大于向内压缩的磁压，因而套筒的径向膨胀速度主要是由爆轰压决定;但是在功率放大级的后半段，也就是发生器电流增长最快阶段，磁压也迅速增长，它的增长大大降低了套筒的径向膨胀速度；在功率放大级的后期，磁压已经超过爆轰压，它对系统设计的影响已经不能完全忽略。     

含铝炸药爆轰产物导电式爆磁压缩发生器

根据爆磁压缩发生器中导电体工作条件,对比了电枢和含铝炸药爆轰产物作为导电体的异同,得出几种高电导率含铝炸药爆轰产物对应的磁雷诺数,分析了含铝炸药爆轰产物代替电枢压缩磁场的可能性。设计了一种含铝炸药爆轰产物导电式螺线型爆磁压缩发生器,分析其运行过程,得出等效电路模型。数值模拟结果表明:相比于电枢作为导电体的传统螺线型爆磁压缩发生器,同体积条件下高电导率含铝炸药爆轰产物导电式爆磁压缩发生器具有更好的输出性能;该设计可以有效地抑制跳匝、电枢与定子线圈短路点接触不良等容易引起磁通损失的问题。     

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器2维磁流体力学数值模拟

 基于任意拉氏- 欧拉方法的2维磁流体力学程序APMFCG被用于简单绕制的螺旋型爆磁压缩脉冲发生器动力学过程的模拟,给出了德克萨斯技术大学简单绕制的爆磁压缩发生器数值计算结果,输出电流和线圈电感的模拟结果与实验测量基本吻合。该程序也用于研究由于种子电流的不同所导致的欧姆电阻非线性效应对爆磁压缩过程的影响,实验结果证明了该程序计算的可靠性。