HTS块材与磁场间相互作用估算方法研究

HTS块材电磁机构日趋复杂，为了实现系统结构和电磁设计的优化需要建立一种简单可靠的方法来估算系统内部的相互作用．描述HTS磁学特性通常采用热激活磁通跳跃、磁通流动等系列模型，用其描述相互作用各有优缺点．为此，我们实验测试了HTS块材与永磁间相互作用随空间相对位置变化．并基于HTS完全抗磁性和临界态模型构造的B（H）曲线进行模拟仿真，通过与实验结果的比较．力求寻找一种方便可行、较为准确及可靠的HTS块材与磁场间相互作用估算方法．     

基于Fepg系统HTS块材磁悬浮数值计算

文中基于高温超导体临界态模型和E-J本构关系幂指数模型,借助于虚拟电导率和Maxwell微分方程组,推导出了直接求解无限长永磁轨道上方超导块材内部磁场强度H变量的二维偏微分弱解积分形式。在有限元自动生成平台Fepg系统上,结合有限元描述语言,成功地生成了二维超导块材内部电磁数值计算有限元FOR-TRAN求解代码。采用生成的有限元计算代码模拟计算出了一磁悬浮原型系统中的超导块材悬浮力-位移曲线。数值结果显示了超导块材在永磁轨道上方竖直方向移动过程中其内部磁场分布特性。     

超导块材间狭窄缝隙中静磁场分布简化计算方法及应用

本文分析了超导体间静磁场分布的简化计算问题,并将推导的结论应用于超导飞轮设计中,数值计算结果证明分析方法是正确的,应用是有效的.     

高温超导块材磁通汇聚效应的数值模拟研究

高温超导块材在零场冷条件下感应产生的涡流可以有效地屏蔽外加磁场,从而改变空间磁场分布.通过合理的设计,该效应可以被用来约束、聚集磁通,从而增大局域磁通密度,对于需要高磁通密度和磁场梯度的应用具有重要意义.本论文利用基于H方程的二维有限元数值模拟,结合GdBa₂Cu₃O_7-δ材料实测的Jc(B,T)关系,研究了GdBa₂Cu₃O_7-δ超导块材的磁通汇聚效果,分析了超导块材的空间位置、工作温度及不同外加磁场对其磁通密度放大效果的影响.结果显示在30 K的温度下,外加11 T的外加磁场时,可以在间距为2 mm的两块超导块体间隙获得17.2 T的磁场,磁场放大效率达到56%.     

迭代的多组态相互作用方法

本文提出了迭代的组态相互作用方法(IMRCI). IMRCI被用来计算H₂O和CH₂(单重态和三重态)在平衡态和远离平衡时的电子能量. IMRCI、MP2、MP3、MP4、CCSD和CCSD(T)还用来计算H₂O、CH₂(单重态和双重态)和N₂的势能曲线. 这些计算结果表明IMRCI的结果不依赖初始的多参考态组态函数,并能较快地收敛到完全组态相互作用的计算结果. 相比完全组态相互作用的结果,仅需2至4次迭代,IMRCI的误差就能达到10^-5 hartree数量级. 另外,IMRCI还提供了寻找势能面上主要电子组态的一个有效途径. 这将有助于单参考态和多参考态理论模型得到准确的计算结果.     

NdFeB永磁导轨上YBaCuO块材悬浮力与磁场和磁场梯度关系的研究

本文研究熔融织构法YBaCuO块材在NdFeB永磁导轨上的悬浮力与悬浮间距、外磁场及磁场梯度间的关系。永磁导轨的表面磁感应强度高达1．2T。实验结果表明悬浮力随悬浮间距的减小呈指数增长，而与导轨中心的磁场及磁场梯度基本成线性关系，因为测量磁场比测量磁场梯度更容易，所以该实验结果为熔融织构法YBaCuO块材与NdFeB永磁导轨间的悬浮力估算提供了一种可能的新方法，同时对永磁导轨的设计具有指导意义。     

空间高频交变磁场对超导块材悬浮力影响研究

高温超导磁悬浮装置,如磁悬浮列车和磁悬浮轴承在高速运行时,空间磁场交变及不均匀性扰动会引发超导块材内部损耗并影响性能,传统均匀时变磁场实验研究及仿真模拟无法满足实际工程应用情况.本文通过设计不同永磁阵列得到不同波形,在高速系统驱动下得到不同交变频率下超导块材损耗特性,发现全波型损耗较半波型损耗高,并研究了不同磁场构型悬浮力衰减特性,可为高速超导磁浮应用提供实验依据.     

多组态Dirac-Fock方法与准相对论组态相互作用方法的比较研究

利用多组态Dirac-Fock(MCDF)方法与准相对论组态相互作用方法,分别详细计算了低Z、中Z和高Z原子(离子)各个壳层上电子的束缚能、平均轨道半径、总束缚能、激发能、精细结构能级以及类Ne等电子系列离子的2p53s 1,3P1-2p6 1S0跃迁能,并且对这两种方法的结果进行了数值比较.     

等离子体对电子间相互作用的屏蔽效应研究

在计算等离子体环境中的原子结构时,一般情况下只考虑等离子体对核-电子相互作用的屏蔽,较少考虑其对电子-电子相互作用的屏蔽.本文采用MCDHF (multi-configuration Dirac-Hartree-Fork)方法结合屏蔽势研究了电子-电子相互作用的等离子体屏蔽对原子结构参数的影响随电子密度、电子温度、核电荷数和束缚电子个数的变化规律.结果表明,对于类氦离子的基态和第一激发态,等离子体对电子-电子相互作用的屏蔽引起的能量移动量、跃迁能移动量和跃迁几率移动量分别随着电子密度和电子温度的升高而不断增大和减小;随着核电荷数的增大,能量移动量逐渐增大并趋于稳定值,跃迁能移动量和跃迁几率移动量逐渐减小并趋于0.能量移动量随着束缚电子个数的增加而增大.当满足电子密度(束缚电子个数)大于或者等于其临界值以及电子温度(核电荷数)小于或者等于其临界值任意一条件时,等离子体对电子-电子相互作用的屏蔽效应不可忽略.     

过冷液氮温度下块材的悬浮特性及其仿真研究

随着温度的降低,超导块材表现出的超导特性也随之变化.本文结合现有实际应用的车载超导块材冷却方法,通过改变气压的方式营造过冷液氮温度条件,探究块材组合与Halbach轨道之间的悬浮特性.由于实验测量存在一定局限性,只能完成部分工况条件下的研究.为了更加系统全面的研究,本文对过冷状态下超导块材的悬浮特性进行仿真计算,通过与实验结果对比来确定仿真参数.结果显示,仿真计算与实验数据吻合度较高,为后期的研究工作提供了仿真工具.     

高温超导磁体临界电流影响因素的研究

临界电流值是描述Bi2223高温超导带材性能的一个基本参数,在一定的温度条件下,Bi2223高温超导带材的临界电流是带材所在位置磁场大小和磁场方向的函数,其短样的临界电流值可以通过四引线法测量,单根超导带材的自场很小,磁场对临界电流的影响可以忽略.高温超导磁体的临界电流被定义成引发该磁体失超的最小电流,高温超导磁体的自场比单根超导带材的自场要大得多,磁体各个位置的磁场大小和方向各不相同,很难用理论的方法准确计算磁体的临界电流.对于高温超导磁体而言,除了磁场的影响因素以外,绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素.本文对这两个因素进行探讨,并着重讨论高温超导带材自身的均匀性对临界电流大小的影响,本文的结论可以为高温超导磁体的设计、磁体绕制时带材的选择、磁体运行时安全工作电流的确定提供帮助.     

多种优化方法及其在高温超导磁体优化设计中的应用

本文阐述了几种优化方法及其对它们的改进,并选用测试函数对各种方法的寻优性能作了对比;然后阐述了高温超导磁体的径向磁场对临界电流的影响及最大径向磁场的位置定标方法;最后将各种优化方法应用于高温超导磁体的设计中.经过优化,高温超导磁体大大减小了其体积,提高了超导材料的利用率,节约了超导材料的用量及制冷时所损耗的电源功率.     

高温超导磁体指数损耗分析

本论文对高温超导磁体指数损耗(HTS index loss)的特点进行了分析.通过数值模拟,研究了由20个双饼组成的高温超导磁体在20k的温度下磁体的指数损耗,对每个双饼以及每匝线圈的指数损耗进行了计算,对整个磁体的指数损耗随电流变化情况进行了研究.在磁体的两端加上铁轭改变磁场的分布后,可以看出,铁轭可以有效地减少磁体上的指数损耗.     

磁约束等离子体推进器高温超导磁体系统的电磁计算

在地面实验中磁约束等离子体推进器磁体系统是靠四个NbTi低温超导磁体提供磁场,现在设计依靠G-M制冷机传导制冷的由Bi2223超导带材绕制成的四个高温超导磁体替代以前的四个低温超导磁体.本文利用ANSYS有限元分析软件进行电磁计算,得出高温超导磁体的参数。     

高温超导磁体系统发热仿真及实验研究

本论文对高温超导磁体在传输直流电流时产生的损耗进行了理论分析和实验验证．本文考虑了高温超导带材非线性模型磁场方向对带材临界电流和n值的影响，用Bi2223超导带材绕制了（一个由20个双饼组成的高温超导磁体，用数值仿真和实验方法研究了此磁体传输直流电流时的指数损耗．并对每个双饼以及每匝线圈的损耗进行了分析．在液氮温度下对一个双饼线圈进行了指数损耗的测量，测量结果与数值仿真结果相当吻合．利用高温超导体临界电流此非线性模型，本文对此磁体快速励磁情况下的交流损耗的特点进行了数值模拟．     

一种新的高温超导磁体电磁结构优化设计方法

本文阐述了用于高温超导磁体电磁结构优化设计的一种新方法,与一般优化方法不同之处在于其不用定义磁体的初始结构形状,采用该方法可以得到满足规格和性能要求的较佳磁体结构.通过此方法优化设计了一个中心磁场为3T的Bi系高温超导磁体,其设计结果与满足同样要求且经过优化的单螺管高温超导磁体的设计结果作了对比,由结果表明该方法具有很好的优化效果.     

高温超导变压器中带材临界电流随磁场变化的研究

通过自行设计的小型磁体产生稳态磁场,测量了高温超导带材在不同磁场下的临界电流,得到带材临界电流随外加磁场变化的曲线．并提出了高温超导变压器漏磁场优化设计的目标．     

高温超导块脉冲磁化实验研究与理论模拟

通过磁化熔融织构超导块材俘获远高于常规永磁体的磁场,可以用于磁分离、制作电机等,如何磁化是其中关键技术问题之一.脉冲磁化目前被认为是最有前景的超导块材的磁化方式之一.我们通过霍尔元件测量脉冲磁化过程中超导块材表面磁场的变化,并运用磁通蠕动流动模型和幂指数模型分别描述脉冲磁化过程,理论与实验相比较,结果表明磁通蠕动流动模型能够更好地描述脉冲磁化,热量的产生、局域的温升直接关系到俘获磁场的大小,通过合理的铁轭设置和利用多脉冲磁化技术有助于提高最终的磁化效果.     

稀土离子与二棕榈酰磷脂酰胆碱脂质体相互作用的分子机制

用傅里叶变换红外光谱法研究了稀土离子Ｎｄ＾３＋，Ｇｄ＾３＋和Ｙｂ＾３＋与二棕榈酰磷脂酰胆碱脂质体的相互作用。结果表明这三种稀土离子的掺入都使磷脂的凝胶－液晶相转变温度明显升高，同时相变的协同隆降低。稀土离子与磷脂极性头部的ＰＯ２＾－基团产生了键合作用，这种键合稳定，不受磷脂质体相态的影响。无论在凝胶相或液晶相，稀土离子的掺入都增加了磷脂双分子层的构象有序度。