非谐振式低频电磁-摩擦电复合振动能收集器

针对低频复杂的环境振动能量,本文提出一种非谐振式低频电磁-摩擦电复合能量收集器件.该能量收集器以旋转陀螺为核心部件,具有结构简单、俘能灵敏、鲁棒性强、可360°全方位俘能等优点.通过理论分析与软件仿真,阐述了器件的工作原理;基于线性电机平台,系统研究了振荡频率、振荡幅度对器件输出性能的影响,较好地证明了器件收集振动能量的能力.在2 Hz的振动环境下,摩擦发电单元在20 MΩ负载下的峰值功率约为0.084 mW,电磁发电单元在800Ω负载下峰值功率约为4.61 mW,系统机电转换效率为0.45%.最后结合人体运动能收集,成功验证了该复合能量收集器对低频复杂机械能的收集能力,并通过能量存储单元,实现了计步器自供能的正常工作.本项研究不仅为低频振动能量的高效采集与转换提供了一个崭新的思路,而且在自供电传感网络节点方面具有潜在应用价值.     

摩擦微观能量耗散机理的复合振子模型研究

提出无磨损界面摩擦微观能量耗散机理的复合振子模型，指出滑动摩擦过程同时存在整体做低频弹性振动的宏观振子和界面原子受激励产生热振动的微观振子，并在此基础上分析了宏观振子和微观振子对摩擦能量耗散的不同影响. 通过对界面原子的动力学分析，指出摩擦过程界面激励力的频率是能量转换的关键:在平衡力作用阶段，界面作用力的频率趋于零，因而可以直接作用到每个原子，力的作用效果是整体和均匀的；在失稳跳跃阶段,由于界面激励力的频率极高，造成摩擦界面原子获得的能量分布很不均匀，从而产生不可逆的能量耗散过程. 与目前通用的独立振子模型比较，复合振子模型能够更准确描述摩擦能量耗散过程，可为摩擦控制提供理论指导. 关键词： 摩擦 能量耗散机理 复合振子模型 独立振子模型     

磁悬浮系统中多芯复合Nb3Sn超导线磁通跳跃的可调性研究

超导磁悬浮列车在加速启动的过程中,载有恒定大电流的超导线圈处在变化的磁场中,这会导致超导线圈发生磁通跳跃,从而降低线圈的载流能力.并且磁通跳跃会产生大量热量而使超导线圈温度急剧升高,严重时会导致超导线圈失超,所以对磁通跳跃的研究具有非常重要的科学意义.Nb₃Sn超导线是由多根微米级的超导芯丝、铜和环氧树脂形成的复合结构.本文通过约束每根芯丝的静电流为零的二维模型来分析三维绞扭效应,研究了超导线在交变磁场和恒定电流下的磁热不稳定性行为.通过分析交变磁场的幅值和频率对Nb3Sn超导线磁通跳跃的影响,发现当磁场幅值不变时,初次发生磁通跳跃的磁场阈值B_th随频率非单调变化.而当频率一定时,初次发生磁通跳跃的磁场阈值B_th随交变磁场幅值单调变化.此外,随着幅值的减小,发生磁通跳跃的频率区间先变大后变小,直到某个临界频率后超导线不再发生磁通跳跃.本文的研究结果能够为调控超导线的磁热不稳定性行为提供理论依据.     

激光熔覆TiC-Ni复合涂层的摩擦磨损性能和磨损机制研究

利用光学显微镜和扫描电镜观察了钛合金表面TiC-Ni激光熔覆层的宏观形貌和微观组织,测试了激光熔覆层的硬度、摩擦系数和磨损量。利用SEM观察了磨损的表面形貌和磨屑的形貌,分析了激光熔覆层的磨损机制。结果表明:激光熔覆层组织致密,无气孔和裂纹,硬度为基材的3倍;激光熔覆层的摩擦系数随环境压力的降低而提高,磨损量随环境压力的降低、法向载荷的增加而增加;低载时为轻微的磨粒磨损,高载时为严重的剥层磨损。     

电磁-机械复合场对合金凝固组织影响的研究

提出了对组分密度差别较大合金进行电磁机械复合场处理来获得常规铸锭均匀凝固组织的新工艺,研究了电磁机械复合场处理对Al20Sn合金常规铸锭凝固组织的影响,并进行了理论分析.研究结果表明,在固液二相区内,处理温度越低,常规铸锭垂直方向上不同部位凝固组织的差异越小. 关键词： 电磁-机械复合场 处理温度 凝固组织     

热-电驱动喷射压缩复合制冷循环特性研究

自复叠制冷循环具有获得制冷温度低优点,但其完全消耗的是高品位电能或机械能;喷射制冷具有利用低品位低温热源(60~100℃)制取冷量、且制冷温度较高时制冷效率高等优点,但难以获得较低制冷温度。因此,为了实现低品位热在低温冷冻领域高效利用并节省高品位电能,本文提出一种由低品位低温热源与电能联合驱动的混合工质喷射/压缩复合制冷循环。建立组成新循环各部件热力学数学模型,分析喷射器压缩比和压缩机压缩比对复合式制冷循环的热性能系数和机械性能系数影响,并与传统的自复叠制冷循环特性进行比较分析。研究表明,低品位热源与电能联合驱动喷射/压缩复合制冷循环较传统I刍复叠制冷循环可显著提高制冷效率并获得更低制冷温度。     

夹心式纵-扭复合模式压电超声换能器的共振频率

本文对夹心式纵-扭复合振动模式压电超声换能器进行了研究．从换能器的等效电路出发，在无耦合时，得出了换能器中纵向振动模式及扭转振动模式的各自共振频率方程．实验表明，换能器各自共振频率的测试值与理论计算值基本符合．     

超导悬浮系统中电磁力的有限元分析

利用超导体宏观电磁场的Bean模型和有限元方法对由超导体和超导悬浮线圈所组成的悬浮系统进行了分析计算,通过定量计算与模拟,得到了超导体感应的屏蔽电流分布,从而得到了悬浮间隙及悬浮线圈中的电流对悬浮力的影响规律,同时分析了悬浮线圈尺寸与最大悬浮力之间的关系。这些数值计算结果为优化超导悬浮系统的结构设计提供了理论依据。     

磁悬浮运动演示仪

基于磁悬浮与电磁驱动原理研制了磁悬浮运动演示仪.该演示仪不仅可以演示磁悬浮运动,还可以开展多种相关实验探究.本文详细介绍了演示仪的设计与制作,并举例说明了利用该该仪器开展的探究活动.     

抗磁性物质磁悬浮可行性分析及实现

从理论和实验上说明石墨、铜等抗磁性的"非磁"物质在磁场中也受到磁场的作用力.实验中尝试了各种不同类型的永磁体序列,并利用4块一组的永磁铁序列产生梯度场,使磁铁表面上方产生可供抗磁性物质悬浮的稳定区域,成功实现了石墨的悬浮.此外,还利用顺磁性溶液及电磁铁实现了氧化铝和硅的悬浮.     

磁悬浮列车原理简介

对磁悬浮列车的提升和推进的原理作简要介绍。     

基于磁通压缩技术的爆炸磁频率发生器的参数选择

爆炸磁频率发生器是一种结构简单、小型化的电磁脉冲产生和辐射装置。为了优化其性能,从数学模型入手进行研究,得出输出信号所满足的Bessel函数,分析了在不同电参数下输出信号的模式及电路中的能量分配。研究结果表明,当电感变化到初始值的1/e所需时间与初始载波频率的乘积较大时,发生器的输出信号为振荡模式,且二者乘积越大,载波频率越高,对其辐射越有利。     

基于磁开关的重复频率冲击电压发生器

用磁开关取代传统冲击电压发生器的放电球隙,利用磁开关可高重复频率工作和磁压缩陡化的特点和冲击电压发生器“并联充电,串联放电”的特点,可形成重复频率快前沿高压脉冲。建造了基于磁开关的冲击电压发生器,试验表明：其重复频率可达1 kHz,在1 nF的电容负载上可形成17 kV,上升时间小于80 ns的高压脉冲。     

基于磁开关的重复频率冲击电压发生器

用磁开关取代传统冲击电压发生器的放电球隙,利用磁开关可高重复频率工作和磁压缩陡化的特点和冲击电压发生器"并联充电,串联放电"的特点,可形成重复频率快前沿高压脉冲。建造了基于磁开关的冲击电压发生器,试验表明:其重复频率可达1 kHz,在1 nF的电容负载上可形成17 kV,上升时间小于80 ns的高压脉冲。     

基于Marx和磁开关的方波脉冲电源的研制

设计了一种全固态高压重频方波脉冲发生器,主要由Marx发生器、脉冲形成线和磁开关构成。Marx发生器通过电感对脉冲形成线进行充电,将其充电至所需电压水平;当脉冲形成线充电至峰值电压时,磁开关饱和;脉冲形成线通过饱和的磁开关对匹配负载进行放电,在负载上形成一个高压方波脉冲。串入电感与磁开关相互匹配,不仅直接影响放电过程,同时也决定着磁开关需承受的伏秒数和负载上的预脉冲大小。介绍了Marx发生器和磁开关的设计,在单次和5 kHz重复频率下分别进行实验。在50 的匹配电阻负载上,获得电压幅值为12.5 kV、电流幅值为250 A、上升时间为46 ns、脉宽为220 ns的方波脉冲。对放电过程进行了PSPICE仿真模拟,仿真结果与实验结果匹配良好。     

抗磁悬浮振动能量采集器动力学响应的仿真分析

分析了微型抗磁悬浮振动能量采集器中悬浮磁体的受力特性,发现了能量采集器的单稳态和双稳态现象,研究了能量采集器在不同工作状态下该两种稳态类型时的动力学响应特性.当能量采集器处于非工作的单稳态状态时,其动力学响应是在线性系统的基础上加入非线性扰动、幅频响应曲线向右偏转;热解石墨板间距越大,非线性扰动越强烈,右偏现象则越显著.当能量采集器处于非工作的双稳态状态时,其动力学响应比较复杂,出现倍周期、4倍周期以及混沌等非线性系统特有的现象.当能量采集器处于工作状态的双稳态状态时,其振动频率和外界激励频率保持一致,进行周期振动.该研究对抗磁悬浮振动能量采集器的结构设计具有重要的参考价值,为提高能量采集器的响应特性和输出性能提供了理论指导.     

NdFeB永磁体下YBaCuO块材在交流磁扰动中的悬浮力磁滞特性

研究了交流磁扰动对高温超导块材和永磁体之间悬浮力的影响。实验分析了在零场冷(ZFC)条件下,不同频率的交流磁场扰动下的悬浮力曲线;另外还研究了交流磁扰动在永磁体下降和上升过程中对悬浮力的影响,发现上升过程中悬浮力受交流磁场影响较大,而在下降过程中影响则较为不明显,同时随着交流磁场幅值的增大,悬浮力的滞回曲线逐渐加宽。说明交流磁场导致了超导块磁滞损耗的增加,对超导磁浮特性的研究具有理论意义。