基于ANSYS的大电流高温超导线圈的环流分析

超导材料由于其零电阻特性,与常导线圈相比较,绕组各支路间漏电抗微小的不平衡将会引起很大的环流.环流的存在使磁场分布更加不均匀,从而影响交流损耗和临界电流.该文采用磁场与电路分析相结合的方法,应用有限元法分析漏磁场并计算电感系数矩阵的基础上得到电路方程,计算双饼超导线圈绕组的支路电流分布,并分析了支路电阻对环流的影响.计...     

单螺管型高温超导储能磁体的ANSYS磁场仿真分析

超导磁储能系统通过超导体制成的导电线圈储存能量,它的投入使用完全依赖于超导磁体的设计和研制,作为电磁储能元件,超导磁体在运行过程中会产生相当强的磁场。以储能量为1MJ的单螺管型、Bi系高温超导磁体作为研究对象,根据电磁场理论,推导出数学模型,并借助ANSYS有限元分析软件,建立了一个由44个双饼线圈构成的二维电磁分析模型,得到磁场分布规律等。该分析结果对超导磁体的结构设计、优化及漏磁屏蔽提供了一定的参考依据。     

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.     

均匀磁场中的二维氢原子

研究了二维氢原子在均匀磁场中的结构问题，随着磁场增强，能级出现分裂交叉和聚束的现象。     

基于ANSYS的高温超导混合磁轴承悬浮力分析

基于商用电磁场有限元软件ANSYS以及Bean临界态模型,对由圆柱形高温超导块材、永磁体和超导线圈组成的新型高温超导混合磁轴承的电磁场分布及悬浮力进行了仿真分析,研究了超导线圈对高温超导混合磁轴承悬浮力的影响,同时还通过实验测试了悬浮力。结果表明:仿真与实验具有较好的一致性,使用软件仿真方便可行,其结果较为准确可靠,可为高温超导混合磁轴承的设计和优化提供理论依据。     

二维极化子在磁场中的基态能量

谐振子算符的代数运算方法被用于研究磁场中同时与表面光学声子及表面声学声子相互作用的二维电子。得到二维极化子在强磁场中直至四级微扰的基态能量以及它在任意强经磁场中的二级微扰基态能量表达式。结果发现,对磁场中二维极化子基态能量的影响中,表面声学声子有着与表面光学声子同样的甚至更为突出的贡献,是不容忽视的。 关键词：     

超导变压器绕组环流及漏磁场计算

高温超导变压器的漏磁场降低绕组中的临界电流并增加交流损耗;超导材料的零电阻特性使得绕组限制环流的能力极低.因此,在设计超导变压器时,进行磁场分析和环流计算显得尤其重要.本文采用场-路结合的方法,即在用ANSYS求得反映变压器各支路之间电磁耦合的电感矩阵的基础上列出电路方程,计算了变压器低压绕组5种不同形式的各支路电流分布,并进而分析了磁场.同时提出了减小环流和改善磁场分布的一些措施.     

亥姆霍兹线圈磁场均匀性的研究

本文利用ＩＢＭ—ＰＣ计算机时圆电流的磁场和亥姆霍兹线圈（Ｎ＝１和Ｎ＝９９）的磁场作了精确计算； 给出了亥姆霍兹线圈的磁场系数和相对误差的数据，画出了１％、０．２％和０．０２％的磁场均匀区；对影响亥姆霍兹线圈磁场均匀性的几个因素进行了计算和讨论．     

球形线圈磁场均匀性的研究

研究非密绕球形线圈内部的磁场均匀性质.从圆形电流线圈轴线上的磁场出发,利用叠加原理和Mathematica软件的计算和符号推导功能,得到一个关于线圈内部磁场均匀性与其匝数的定量关系式,在此基础上通过实例说明设计球形线圈磁场均匀区的方法.     

矩形强流电子束自磁场对束流均匀性的影响

对大面积矩形强流电子束自磁场在无限长束模型和有限长束模型下作了计算,给出了磁场的强度分布,并计算了在自磁场作用下的束电子的运动轨迹。描述了电子束在传输方向距阴极6cm处的箍缩图样。计算中考虑了二极管电场力,忽略了膜及Hibechi对束流的散射效应。     

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。     

基于ANSYS的红外光学系统的有限元分析

红外光学系统作为空-空导弹的重要有机组成部分,要经历复杂的动力学环境。采用有限元分析方法对红外光学系统结构在工作状态下的变形、应力及固有频率进行了全面分析。验证了光学系统的结构是否满足光学像质要求和刚度要求,确定了面形变化的显著区域,并专门对其中的关键结构进行了详细分析,进而提出结构优化的途径。该方法对光学系统结构设计和分析具有现实意义,有助于进一步分析研究光学系统结构动力学。     

磁场引导双电子束传输模拟和实验研究

 利用外加纵向磁场把单台加速器驱动双阴极二极管产生的同步双电子束引出双漂移管,是双电子束实用化的关键环节。在实心束情况下,对双电子束约束磁场进行了3维PIC模拟。在粒子模拟的基础上搭建了双电子束磁场引导系统,进行了磁场引导环形双电子束传输实验研究,在二极管电压约380 kV时,环形双束流值分别为5.10 kA和4.92 kA。实验结果表明,所设计磁场系统能够对环形双电子束进行有效约束,有效约束磁场约0.5 T。     

大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

采用加权余量的伽辽金法推导了铝电解槽电、热场计算的有限元方程.利用ANSYS有限元软件具有的多重单元、多重属性及其能耦合求解电、热场的特点,建立了铝电解槽阳极和熔体大面切片的有限元模型.在合适的边界条件的假定下,对160kA预焙槽的电、热场进行了仿真计算,分析了槽内的温度分布和电压、电流分布.结果表明:所建有限元模型的仿真结果与设计值吻合较好,证实了采用ANSYS软件优化铝电解槽设计和开发新型铝电解槽的可行性与准确性.     

基于MOF界面重构的多物质ALE方法

提出一种基于MOF(Moment-of-Fluid)界面重构的多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法.流体力学方程组采用相容有限元方法进行空间离散.提出一种新的二维子网格力学模型,用来计算混合网格中的物理量经过一个拉氏步后发生的变化,混合网格内的界面重构采用MOF方法.提出一种精确积分守恒重映方法.给出数值算例,如空气和水的Riemann问题,Dukowicz问题,水中强激波与空气泡相互作用问题等.结果表明,方法具有较高的精度,能够处理物质界面和网格的大变形问题.     

Thermal analysis of DTL in the SSC-LINAC

A linear accelerator as a new injector for the Separated Sector Cyclotron at the Heavy Ion Research Facility of LAN Zhou is being designed. The Drift-Tube-Linac (DTL) has been designed to accelerate ²³⁸U³⁴⁺ from 0.140 MeV/u to 0.97 MeV/u [1]. The 3D finite element analysis of thermal behavior is presented in this paper. During operation, the cavity will produce Joule heat. The cavity will not work normally due to the high temperature and thermal deformation will lead to frequency drift. So it is necessary to perform thermal analysis to ensure the correct working temperature is used. The result of the analysis shows that after the water cooling system is put into the cavity the temperature rise is about 20 degrees and the frequency drift is about 0.15%.     

Multi-physics analysis of the RFQ for Injector Scheme II of C-ADS driver linac

A 162.5 MHz, 2.1 MeV radio frequency quadruples （RFQ） structure is being designed for the Injector Scheme Ⅱ of the China Accelerator Driven Sub-critical System （C-ADS） linac. The RFQ will operate in continuous wave （CW） mode as required. For the CW normal conducting machine, the heat management will be one of the most important issues, since the temperature fluctuation may cause cavity deformation and lead to the resonant frequency shift. Therefore a detailed multi-physics analysis is necessary to ensure that the cavity can stably work at the required power level. The multi-physics analysis process includes RF electromagnetic analysis, thermal analysis, mechanical analysis, and this process will be iterated for several cycles until a satisfactory solution can be found. As one of the widely accepted measures, the cooling water system is used for frequency fine tunning, so the tunning capability of the cooling water system is also studied under different conditions. The results indicate that with the cooling water system, both the temperature rise and the frequency shift can be controlled at an acceptable level.     

基于模态匹配法的接触刚度

提出一种间接测量平面接触刚度的方法,准确量化粗糙表面的接触刚度,使得整个支架系统的固有频率模拟与测试结果得到良好的匹配。基于接触刚度模型、ANSYS有限元模拟方法以及模态测试方法,以地脚螺栓固定方式的测试件为例,验证了间接测量方法的准确性,使接触刚度得到准确量化。该方法可以为提高加速器磁铁支架系统的整体刚度提供依据。     

基于对偶单元法的三维集成微系统电热耦合分析

随着三维集成微系统集成度和功率密度的提高,同时考察电设计与热管理的多场耦合分析势在必行.本文面向三维集成微处理器系统,通过改进的对偶单元法(dual cell method,DCM)实现了系统的快速电热分析.该方法通过引入泄漏功率、材料系数随温度的耦合,相比于传统有限元法在更新以及组装本构矩阵上有更大的优势.仿真验证表...     

基于有限元分析的大型固体激光器稳定性指标重分配

在大型固体激光器结构稳定性设计中,使用等概率分配方法的分配值作为光学元件稳定性设计指标常常会增加结构设计的难度,造成结构建造的巨大浪费。为此,提出了基于结构有限元分析的稳定性指标重分配方法,即将同一光路中光学元件振动响应引起靶点光束的定位误差作为各自的权重系数,采用线性加权和法对稳定性指标进行重新分配。稳定性指标重分配后,所得到的同一光路中各光学元件的安全系数相等。利用此方法对某大型固体激光装置主机装置靶区一条光路中光学元件的稳定性指标进行了重分配,得到每条光路上光学元件稳定性的安全系数均为1.229,满足结构稳定性设计要求。