基于磁荷面分布的舰船磁场预测方法

利用等效源观点, 把钢铁建造的舰船船体视为等效磁荷面分布, 建立了该分布与磁场传感器测量值之间应满足的第一类Fredholm积分方程, 然后利用广义逆矩阵对积分方程离散化后得到的线性方程组进行求解, 并以矩阵条件数来衡量方程组的病态程度, 最后利用求解得到的磁荷分布来预测舰船在空间中任意点上产生的磁场. 数值模拟表明该方法可以准确地识别磁性从而得到精确的磁场预测值. 最后利用一个船模实验验证了本方法. 关键词： 舰船 磁场 磁荷 积分方程     

用磁介质磁化理论的两种观点妙解静磁场——兼论与界线距离成反比分布的等量异种磁荷板的磁场

本文利用磁介质磁化理论的分子电流观点对一静磁场进行了求解,然后,根据静磁场的解利用磁介质磁化理论的磁荷观点求出了该场的极化磁荷分布,在此基础上,利用静磁场的叠加原理求出了一个磁荷分布——真空中与界线距离成反比分布的无限大等量异种磁荷板的磁场.     

均匀外磁场中的超导椭球

本文利用"等效的磁荷观点"简捷地求出了均匀外磁场中超导椭球的面电流密度,体现了电场与磁场之间的对称之美。     

用磁介质磁化理论的磁荷观点求解静磁场 兼谈无限大圆平面稳恒发散电流磁场求解的一种新方法

利用磁介质磁化理论的磁荷观点对一种静磁场非常方便而又简单地进行了求解,进而求出了该静磁场的磁化电流分布,在此基础上求出了一种特殊的磁化电流分布——无限大圆平面稳恒发散电流的磁场.还通过对以上这些问题的分析论述,指出了一种求解稳恒电流磁场的新方法途径.     

导磁导电球体在均匀谐变磁场中产生的磁场分布规律

从求解导磁导电各向同性球体的赫兹矢量π*出发,推导出了导磁导电球体置于均匀谐变低频弱磁场中球体产生的磁场分布规律和球频率函数.     

基于面磁荷密度的金属磁记忆检测正演模型

磁偶极子理论在金属磁记忆检测正演分析中得到了广泛应用,但是现有模型中的磁荷密度多为假设值,且假设磁荷在缺陷断面或应力集中区域呈均匀分布或线性分布,无法实现磁记忆信号的准确定量分析.针对上述问题,本文在结合力磁耦合理论、磁荷理论和有限元方法基础上,将试件离散为有限多个微小单元,假设单元内部磁特征参数分布均匀,建立了单元应力、磁化强度与磁荷密度之间的关系,构建了能够考虑应力不均匀分布对磁荷密度分布影响的金属磁记忆检测正演模型.与实验结果对比发现,本文建立模型无论是定性还是定量上都能很好预测磁记忆信号变化规律;在此基础上,对比了应力集中和宏观裂纹表面磁场分布的差异,并以裂纹缺陷为例,详细讨论了裂纹缺陷尺寸参数对磁记忆信号及其特征参量的影响规律.理论分析表明,本文模型可为定量分析磁记忆检测过程中缺陷附近磁场变化规律提供新的理论模型.     

应用磁荷观点一例

本文利用"等效的磁荷观点"简捷地求出了带有正弦型面电流的长圆柱体周围的磁场,体现了电场与磁场之间的对称之美.     

工科物理教学中用简洁的方法介绍磁荷观点

工科物理中通常只介绍电流激发磁场。在永磁铁中出现磁场强度H时，学生往往疑惑不解，本文通过特例，采用磁场强度的高斯定理和它的环路定理介绍了等效磁荷观点。     

等效磁荷方法及其在三维磁场计算中的应用

本从普通物理教学角度讨论了等效磁荷概念；以及等效磁荷方法在包含有非线性高磁导介质的三维磁场计算中的应用，给出了用此方法计算电磁除铁器磁场的实例，最后讨论此方法的优缺点。     

基于等效磁路网络法的均匀正交磁场对环形磁芯等效电感的影响

电源中的磁性元件对外部磁场天然敏感,其工作特性直接影响电源的输出特性。实现背景磁场的建模是研究电源中磁性元件受强杂散磁场干扰问题的重要前提,但目前关注这一应用场景的相关研究较少,且常用的电磁场分析方法难以兼顾计算的精度和效率。基于等效磁路网络法提出了一种杂散磁场效应的分析方法,该方法将研究对象等效生成磁路单元,离散形成网络模型,并通过求解等效磁路系统方程得到模型的场量分布。以一款具体的环形铁氧体磁芯为例,利用等效磁路网络法计算了环形磁芯在直流激励和均匀正交磁场下的场量分布,分析了背景磁场对其等效电感的影响。通过对比等效磁路网络法与有限元法的计算结果,验证了该方法的准确性与高效性,且适用于电源受背景磁场干扰问题的分析。     

均匀磁化永磁棒的磁场

本文综合运用分子电流观点及磁荷观点,系统地计算了沿轴向、横向及其它任意方向均匀磁化的有限长永磁棒在轴线上的磁场以及无限长永磁棒在全空间的磁场.     

永磁体空间磁场的分析计算及其在永磁磁力轴承中的应用

在介绍三种永磁体空间磁场计算模型的基础上,利用泛函理论分别推导出等效磁荷模型和等效电流模型对应的变分形式,并就等效磁荷模型详细地介绍了有限元法．由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位,因而计算起来比具有三个自由度的矢量磁位的等效电流法更简便．从永磁磁力轴承磁场的计算算例中可以看出,用等效磁荷模型的有限元法计算永磁体空间磁场是非常简便和有效的．     

非晶丝端部磁场效应的模拟

实验表明,不同长度的非晶丝以及非晶丝端部不同的位置都具有不同的磁特性.为了研究这种端部磁场效应,基于磁荷分布的假设,采用数值计算方法获得了非晶丝端部的磁场分布.然后,基于数值计算结果,采用拟合方法获得非晶丝内部磁场分布的一般性计算形式.由于非晶丝内部磁场强度不可能超出外磁场强度,提出由中间的均匀磁区以及两端的入磁区和出磁区所构成的非晶丝三磁区模型,并由此获得端部磁场效应的临界长度计算公式.该理论模型对端部磁场效应的模拟计算结果与已有实验现象能够符合很好.     

目标场法在悬浮超导球体的球形线圈设计中的应用

文中把目标场法引入到悬浮超导球体的球形线圈设计中,根据目标场法产生均匀磁场的原理,通过离散化绕组来近似处理球形线圈在超导球体和球形线圈的间隙内产生均匀磁场的电流密度分布规律。利用有限元分析和验证,在超导球体与球形线圈之间的间隙内产生了具有很好均匀性的悬浮磁场,这会明显提高超导球体悬浮的刚度和稳定性。     

基于磁荷概念的稳恒电流磁场理论的理解

本文从磁荷概念出发,利用磁荷与电荷之间的相似性,由静电学知识直接能给出空间磁场和磁势的表达式.再引入磁壳的概念,利用磁壳的一个简单性质和与电流回路的等效性,得到稳恒电流磁场中几乎所有理论公式.这种以磁荷角度讨论磁学的路线,是深刻理解磁现象的重要途径.     

旋转带电球体的转动惯量

对均匀带电球体绕其自身的对称轴作变角速度旋转产生的磁场和感应电场求解，之后计算了这球体对该轴的转动惯量。     

基于OpenFOAM的磁流体求解器的开发和应用

基于计算流体力学平台OpenFOAM,本文开发了一套可压缩磁流体求解器,并将其应用于二维和三维的跨音速束流模拟.该求解器对OpenFOAM自带的密度基中心差分黎曼求解器rhoCentralFoam进行了修改,植入一个隐式压力分离算法用以控制磁场散度误差并保证模拟结果的数值精度.本文对此求解器进行了检测,证明了它的收敛阶在1—2之间,并将其应用到强激光等离子体的磁流体模拟.利用该求解器,本文讨论了外加均匀轴向磁场对激光等离子体喷流的影响,发现了喷嘴和结节位置与热压比开方之间的线性关系.本文还分析了电容线圈中产生的非均匀磁场对激光等离子体喷流的影响.初步模拟结果表明,当线圈中心磁场相同时,小尺寸线圈产生的磁场会加快喷嘴和结节的形成,等效的均匀轴向磁场更大.此模拟结果可以作为我们将来的磁化喷流实验的参考.同时,这样物理结果表明该磁流体求解器适合做面向激光等离子体实验的工程计算,可以应对构型比较复杂的场合.     

有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究

采用毕奥-萨伐尔定律,应用矢量叠加原理,具体讨论了长度为L=200 mm的螺线管的磁场分布.首先推导了单个圆形载流线圈的磁场在空间分布的积分公式,然后,利用Python软件求解绘制出了磁感应线,与经典物理教材进行了对比,验证了理论公式和数值计算的正确性.基于单个圆形载流线圈的结果,得到了有限长载流螺线管磁场全空间分布的理论公式,绘制了相应的磁感应线分布图,详细讨论了线圈匝数密度、螺线管长度对磁场空间分布均匀性的影响.发现匝数密度大于1000 m~(-1)时,螺线管在-74 mm≤z≤74 mm范围内的磁场可视为均匀磁场.本文的结果为大学物理和大学物理实验教学提供了可靠、直观清晰的素材.     

读“等效的磁荷观点”有感

文章在假想的“磁荷世界”中修改了麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式.由磁的库仑定律出发,并根据磁荷与电荷产生的电磁场的等效性,得到真空中静磁场的高斯定理和环路定理.仿照“电荷世界”中的电流定义了磁流强度,又根据磁场的相对论变换,由毕奥—萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律得到稳恒电场D的高斯定理和环路定理.     

非均匀电磁介质中的等效源重构

本文提出了一种用于等效源重构的磁场极值信号法.并通过给定不同的电流偶极子作为信号源,仿真研究了多腔体心脏磁场模型及非均匀介质情况下等效源重构的精度.分析了体电导对心脏磁场的影响,以及磁场极值信号反映的体电导作用.文中将该方法与其他四种源估计方法:磁场梯度极值法、Nelder-Mead单纯形算法、信赖域反射算法和粒子群优化算法作了比较.分析了这些方法的源重构精度和计算所需时间.结果表明,这种针对非均匀介质情况提出的心脏磁场逆问题求解方法有一定的实用价值.