平行板主动式磁回热器不均匀流道数值模拟研究

在平行板主动式磁回热器中,因板间隙不一致会形成不均匀流道。为研究流道不均匀程度对磁制冷机换热性能的影响,本文利用Comsol 5.4软件构建了二维、瞬态磁制冷模型。除了表征流道不均匀程度的相对标准偏差不同外,模型其余的几何结构与运行条件完全相同。通过对比不同相对标准偏差的磁制冷机温度云图和制冷温跨来衡量AMR的换热性能。模拟结果表明随着流道不均匀程度的增加,回热器冷端平均温度升高,36%标准偏差流道产生的制冷温跨为5.8 K,比均匀流道达到的11.1 K下降了约50%。当标准偏差高于36%时,制冷温跨减小程度降低。因此流道不均匀对磁制冷机换热性能有着较大的影响,实验过程中应采用良好的板叠AMR制作工艺尽量使得流道宽度一致。     

小型室温磁制冷系统的改进及实验研究

基于先前报道的旋转内磁体式小型室温磁制冷系统,系统采用了新的双层同心嵌套式Halbach磁体组,开展了钆工质的制冷温跨与制冷量的实验研究。采用新的双层Halbach磁体组后,磁体组轴线处平均磁场强度由0.3?1.2 T提升至0.06?1.40T。在回热器两端绝热保温的工况下,采用新磁体组的系统在相似频率和利用系数下性能显著提升,并在1.25 Hz的运行频率下获得19.8K的制冷温跨。在系统引入高低温换热器的条件下,设定回热器高温端温度为27.5℃时,室温磁制冷机在7K制冷温跨下获得10W制冷量,工质比制冷量约47W·kg-1,并在1.7 K的制冷温跨下获得了50 W制冷量。     

一种耦合斯特林制冷效应的复合式磁制冷循环的数值模拟

介绍了一种斯特林回热式制冷效应和主动式磁制冷效应耦合的新型制冷循环。循环采用的回热填料钆既是磁制冷循环的磁热材料又是斯特林制冷的回热材料。通过斯特林回热式制冷循环和磁制冷效应的正面耦合叠加获得更优良的制冷效果。同时介绍了一种磁制冷回热器的数值计算模型,本模型是基于控制容积法计算的一维交变流动模型,并对常规回热器内填料能量控制方程进行了修正,考虑了磁性材料磁热效应的影响,添加内热源项。论文计算分析了系统相位角、压力和频率的变化对制冷性能的影响。文中给出的部分模拟结果对后续实验台的改造有一定的借鉴指导作用。     

室温磁制冷机制冷性能优化研究

本文建立了室温磁制冷系统的数学模型,就流体流速,运行频率,AMR长度等参数对磁制冷系统的温度跨度和制冷量的影响进行了模拟研究和分析。此外,本文构造了两个单目标优化问题,在压降损失小于150 kPa的约束条件下,最大化制冷量和温度跨度。利用算法求解这两个优化问题,得到以下结论:当温跨为20 K时,制冷量提高了26.4%;当限制利用因子为0.6左右时,制冷量最大;当限制利用因子为0.4左右时,温跨最大。     

静磁表面波对高斯光脉冲的衍射特性研究

研究了磁光薄膜波导中线性啁啾高斯光脉冲与单频连续静磁波共线作用,给出了水平磁化时基于静磁表面波的磁光耦合方程.分别采用解析法和数值法计算了1310 nm和1550 nm两种光波长入射时衍射光的压缩特性,两种求解方法得到的结果一致.计算表明,衍射光脉冲的半峰全宽(FWHM)随相位失配因子的频率变化率和啁啾系数的增大而减小;在给定的计算参数下,与1310 nm波长对应的衍射光脉冲具有较大的峰值强度,但1550 nm波长输入时可以获得更窄的衍射光脉冲,因而1550 nm光脉冲更适于作为磁光脉冲压缩的脉冲源.文章还分析了磁损耗对衍射光脉冲的光强和输出脉宽的影响,对于普通的磁光薄膜,损耗基本上不影响光脉冲压缩效果.     

BaTiO_3/La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3-δ)复合薄膜的磁致电极化和磁介电特性研究

采用脉冲激光沉积法制备了BaTiO_3(BTO)与缺氧的铁磁绝缘态La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3-δ)(LSMO)构成的磁电复合薄膜,研究了20—300K温度区间内磁场对电极化特性和介电特性的影响.研究发现,施加磁场使得电滞回线的剩余极化强度和矫顽场均增大,其变化率峰值分别为111.9%和89.6%,峰值温度分别为40K和60K.异质结具有显著的磁介电效应,在测量温度区间内,磁场使得介电常数增大,介电损耗减小.在0.8T场强下,介电常数的最大磁致变化率出现在60K,达到了300%,而介电损耗也在此温度实现了最大变化,减小为零场时的50.9%.该磁电复合薄膜的磁致电极化和磁介电特性的极值均出现在LSMO层的磁电阻峰值温度附近,这说明磁场对电滞回线和介电参数的调制应该源自电荷相关的耦合作用.其可能的机理是磁场使得锰氧化物中的Mn离子局域磁矩趋于有序排列,并通过自旋-轨道耦合以及界面效应间接影响了BTO的电极化特性.研究结果对于多铁器件的开发和应用具有重要意义.     

新型MnFe基复合磁热材料及其在回热制冷循环中的性能特性

基于三种MnFe基磁热材料的热容及等温磁熵变随温度变化的实验数据,本文应用热力学理论设计一种新型MnFe基复合磁热材料,获得三种组分磁热材料与复合材料的优化摩尔质量比,进一步以该复合磁热材料为工质构建回热式Ericsson和Brayton制冷循环,基于热力学分析和数值计算,比较这两种制冷循环的非平衡回热量、净制冷量及性能系数等重要热力学参量,同时将复合材料的相关结果与单组分磁热材料的加以对比,结果表明:复合材料的大磁熵变温区要比任何一种组分材料的宽得多,而以复合材料为工质的制冷循环的净制冷量在近15 K温区内都较大,所得结果能为室温磁制冷机的参数优化设计提供有益的参考。     

磁光Bragg衍射中的相位失配分析

给出了任意倾斜偏置磁场作用下相位失配时微波静磁波与导波光的磁光耦合方程，分析了相位失配对导波光衍射效率及其衍射方向的影响.计算了YIG薄膜波导中静磁反向体波与导波光非共线作用的Bragg衍射效率, 传统磁化时计算结果与实验结果一致.计算表明，与传统磁化情形相比，适当的偏斜磁场可使导波光衍射效率提高6dB以上；当导波光入射角保持不变时，由磁场方向改变引起的相位失配对衍射效率的影响不大.因此，优化偏置磁场方向是改善磁光Bragg器件衍射性能、提高磁光带宽的有效方法. 关键词： 磁光效应 Bragg衍射 静磁波     

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．     

Nd0.7Sr0.3MnO3顺磁-铁磁转变的电子自旋共振谱

用电子自旋共振(ESR)在100～300K温区对Nd0.7Sr0.3MnO3的顺磁-铁磁相变进行了细致的观测.所得ESR信号显示,在居里温度附近温区,顺磁相中存在着铁磁团簇,铁磁相中也存在顺磁成分.巨磁电阻峰值出现在ESR谱形状变化急剧的温区.ESR线宽在顺磁态随温度升高而线性增大,在居里温度附近呈现了极小值.     

磁偶极子的远场

以载流圆环为例,用毕奥-萨伐尔定律推导出磁偶极子一类模型——电流环模型的远场.     

非晶态磁性合金的磁阻和磁击穿现象

在室温下磁场在0—15kOe范围内测量了非晶态磁性合金(Fe_1-xCo_x)₈₂Cu_0.4Si_4.4B_13.2的横向磁阻△ρ/ρ。发现在高磁场下,磁阻与磁场强度有三种函数关系:(1)磁阻趋于饱和;(2)磁阻随磁场平方正比地增加;(3)对x=0.15的合金,在特殊的电流、磁场方向和确定的磁场强度下,有磁阻尖峰出现。情况(3)是一种磁击穿现象。磁击穿发生在自旋向上和向下的两片Fer 关键词：     

磁镜原理及其在磁约束中的应用

在普通物理教学中对磁镜原理及应用给予定性的阐述及介绍的基础上,对磁镜原理给出了定量的分析说明,并对其前沿应用进行了介绍.     

纳米软磁合金的双相无规磁各向异性模型

按照Ａｌｂｅｎ非晶无规磁各向异性的处理方法，考虑纳米软磁合金的双相组织结构的特点，提出了双相无规磁各向异性模型，得到了纳米软磁合金的有效磁各向异性与显微结构参数及铁磁相磁特性参数间的关系，探讨了磁性与有效磁各向异性的关系．用Ｆｅ_７３.５Ｃｕ_１.０Ｎｂ_３.０Ｓｉ_１３.５Ｂ_９.０纳米软磁合金的Ｘ射线衍射结构分析及磁测量结果进行了分析及验证，为上述研究提供了有力的支持 关键词：     

半金属磁性材料

半金属材料的一个重要特征为具有高达100%的传导电子自旋极化率。半金属磁性材料是一种具有极大的应用潜能的自旋电子学材料。本文从半金属性的来源、材料的晶体结构、半金属的电子态和电磁特性等不同角度对半金属材料进行了系统分类。对现已发现的几种半金属材料的基本性质和原子结构特征进行了综述。分别对5种传导电子自旋极化率的测量方法进行了分析和讨论。     

镍在交变磁场中的一个磁内耗峰

在铁磁性物质中,弹性现象与磁性现象之间的耦合每每引起内耗。过去作磁弹性内耗研究所用的磁场大都是静磁场。我们令镍试样在交变磁场中作扭转振动,测量内耗。把内耗表示为磁场强度的函数时,得到一个显著的内耗峰。这个内耗峰在静磁场下不出现。把镍试样经过冷加工处理或在试样中加碳,都足以把内耗峰的位置移向高磁场强度的一边,而保温退火则把内耗峰移向低磁场强度的一边。此外,这个内耗峰的高度由于所用扭转频率的增加而显著地增加。根据镍的磁化曲线上各部分所相当的可逆及不可逆过程,可以定性地解释上述内耗峰的来源及其所受各种因素的影响。     

稀磁半导体的研究进展

本文主要介绍了III-V族稀磁半导体(Ga,Mn)As的研究进展,包括(Ga,Mn)As的生长制备、基本磁性质、磁输运特征、磁光性质、磁性起源、相关的异质结构和自旋注入等,同时还简单介绍了其它稀磁半导体如IV族、III-VI族和IV-VI族等稀磁半导体的研究进展,在文章的最后描述了理想的稀磁半导体应该具备的特征以及对未来的展望。     

氢对几种非晶态合金磁性的影响

本文研究了电解充氢对3种不同成分的非晶态合金磁性的影响。实验结果表明,充氢后试样变得很脆,软磁特性显著变劣,但饱和磁化强度σ₃和平均超精细场H_f显著提高。将试样在室温下放置,随着氢气的外逸,磁性、韧性以及H_f可得到逐步恢复。 关键词：     

Fe-Cu-Nb-Si-B纳米晶体软磁材料中有效磁各向异性的测定

研究了成分为Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉的纳米晶体结构的软磁材料的磁各向异性。理论分析及测量结果说明,用趋近饱和的磁化过程可以测定出这种材料中的有效磁各向异性常数,它比晶粒中的磁晶各向异性常数K₁约小一个数量级。 关键词：     

稀磁合金的局域磁矩与热电势

本文基于Anderson s-d混合模型和Falicov s-d库仑互作用模型，利用格林函数方法，得到局域态电子占有平均值的自治方程，定量地分析在给定不同的参数下，局态电子占有数平均值和局域磁矩，研究了稀磁合金的s-d混合效应和s-d库仑互作用效应对热电势的影响。