YBCO超导块的磁浮力及其测量

磁浮力Ｆ是块状ＹＢＣＯ超导体重要的实用参数之一,其数值大小不仅依赖材料自身的性质,而且与测量条件有关．实验结果表明,磁浮力随单畴超导块直径的增加而增大,且明显地受测试用永久磁铁表磁强度Ｂｓ及其分布的影响,最大磁浮力Ｆ０与Ｂ２ｓ成比例．观察到磁浮力随致冷剂温度的升高而降低,随时间对数衰减．另外,磁浮力的测量值还和超导块与永久磁铁的尺寸搭配有关．     

YBaCuO超导块的厚度和形状对其悬浮力的影响

研究了尺寸分别为Φ30mm× 13.7mm和Φ2 9.5mm× 10 .8mm两块熔融织构单畴YBaCuO高温超导体块材的厚度和形状对它所受到的悬浮力的影响 .利用“高温超导磁悬浮测试系统”逐次测试了YBaCuO在不同厚度和不同形状时所受到的悬浮力 ,然后测量了样品在悬浮力测试过程中的俘获磁通 ,并对实验结果进行了分析 .     

熔融织构单畴YBCO超导块的俘获场及磁浮特性

对直径30mm的单畴熔融织构YBCO超导块材用超导磁体进行志冷磁后，研究了其俘获磁场特性。掺硼厚度为13mm的单畴试样，在77K温度下其表面中心的俘获场达到了0.63T，与未掺硼的同类样品相比，提高了约50%。在77K温度下厚度为18mm的试样的俘获场达到了0.75T，比厚度为13mm的试样增加了约76%。另外，发现在中心有直径8mm的小孔并不影响直径30mm的单畴试样的俘获场分布磁浮性能。因此，单畴样品中心有无开孔对在低场下的性能并不造成差异。超导样品在高场励磁很易被破坏，所以提高材料的机械强度是得到高俘获磁场的关键因素之一。     

低阻YBCO超导接头的设计和工艺优化

商用YBCO超导带材的长度最多可达千米量级。在实际应用中通常借助接头来连接多根带材。为了降低接头的产热,必须使得接头电阻要尽可能地小。选用两种焊料,以不同工艺制备了若干YBCO超导接头。测试其电性能,并研究了表面预处理方式、焊接长度、加热温度、施加压力等不同工艺参数对其性能的影响。最后指出优化YBCO超导接头的工艺参数。     

ZrO_2的掺杂对于单畴YBCO超导块材的影响

研究了在Y211中掺入ZrO2对于用顶部籽晶熔渗方法制备YBCO块材的影响,以及不同掺杂比例对于样品表面形貌和磁悬浮力的影响.实验表明,随着ZrO2掺杂量的增加,样品的磁悬浮力有增大的趋势.这种现象可能是由于ZrO2的掺杂在样品中形成了磁通钉扎中心,有效的提高了超导体的物理性能.     

准单畴YBCO块材当中磁悬浮力不均匀性研究

顶部籽晶熔融织构准单畴Y1B2C3O7-δ中磁悬浮力密度与籽晶位置的关系进行了深入研究.经研究发现在液氮温度下磁悬浮力密度大小随位置变化,在离顶部籽晶3 mm的地方达到最大值,换句话说就是在第二块薄片中具有最大磁悬浮力密度.这种现象可以用晶体生长和吸氧的过程的相互作用来解释.我们提出一个模型,在这个模型中Y211粒子的分布导致的小孔微结构降低了有效感应电流环的大小,从而相当于降低了单畴的有效尺寸,导致磁悬浮力的大小.从研究中发现纵向微裂纹对磁悬浮力的影响最为明显.这个结果对于顶部籽晶熔融织构准单畴的基础研究和制造有很大的意义.     

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.     

ITER超导股线的力学性能测试

介绍了Pacman装置的设计原理,用Pacman装置测量了OST公司通过内锡法工艺制备的Nb₃Sn超导股线在12T,4.2K条件下单轴方向的临界电流与应变的关系,应变的范围在-0.8%～+0.6%。用偏量比例模型模拟了临界电流与轴向应变之间的规律,分析了随应变的改变n值的变化,得出了Nb₃Sn超导股线对应变的敏感程度。     

NdFeB永磁轨道上方YBaCuO块材的悬浮稳定性与场冷位置间关系

如何获得稳定悬浮是高温超导磁悬浮系统的一个重大问题.高温超导体在外磁场中所受的悬浮力和导向力是两个衡量系统悬浮稳定性的重要参数.本文实验研究了场冷情况下NdFeB永磁轨道上方YBaCuO块材在竖直运动和水平运动时所受悬浮力和导向力的情况,并且根据Bean模型开发了数值计算程序用于悬浮力和导向力的计算分析.不同竖直场冷高度下计算值和实验值获得了较好的一致性.实验结果和计算结果都显示出永磁轨道场中高温超导体所受的两个力与其场冷历史有着密切的关系,也就是说超导体的悬浮稳定性受场冷历史影响程度较大.不同的竖直场冷高度,其最大悬浮力的变化趋势和最大导向力的变化趋势相反.较小的水平场冷位置导致了较大的导向力和较大的磁滞.根据上述结果,为了获得较优的悬浮稳定性,本文推荐了可行的场冷高度范围和有效的高温超导体组合方式.     

Y_2Ba_4CuZrO_y掺杂对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响

采用顶部籽晶熔渗方法(TSIG)制备出直径为20mm的系列单畴YBCO块材,样品的成分为Y2Ba4CuZrOy(YZr2411):(Y2O3+1.2BaCuO2)=x:(1-x),其中,x=0、2、4、6、8、10,单位为wt%,并研究了不同掺杂量对块的表面形貌,磁悬浮力和微观结构的影响.结果表明,样品的表面形貌与YZr2411的掺杂量密切相关,当x≤2wt%时样品表面光滑且有明显的单畴性;当x≥4wt%时表面出现条形花纹.当x增大到8wt%以上时,样品就不能再保持原有的圆柱体形貌,而是向柱体外侧突出成四个扇瓣状.样品的磁悬浮力随着x增大先增大后减小,当x=6wt%时磁悬浮力最大为35.8N.样品显微结构表明,通过这种方法可以在YBCO超导块中引入纳米量级的YZr2411粒子,这些纳米粒子能够有效地提高YBCO超导材料的磁通钉扎能力.     

合肥储存环谐波超辐射自由电子激光的数值计算

采用数值模拟的方法,结合合肥同步辐射自由电子激光的实际参数,并考虑了三维空间效应及束流能散度、发射度等影响,计算了电子束的能量调制、密度调制及谐波超辐射等物理过程。     

合肥储存环谐波超辐射自由电子激光的数值计算

 采用数值模拟的方法，结合合肥同步辐射自由电子激光的实际参数，并考虑了三维空间效应及束流能散度、发射度等影响，计算了电子束的能量调制、密度调制及谐波超辐射等物理过程。     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁测试线圈的三维失超数值模拟

国际反质子与离子研究装置(FAIR)项目中的Super-FRS超导二极磁铁是一个大型温铁结构的超导磁体,由中国负责设计、研制和测试。为了研究超导线圈的性能和其设计的可靠性,前期研制了一个测试线圈。建立了一个基于ANSYS和OPERA 3D的三维失超模型,不仅将模拟结果和实验数据进行对比,更可以获得失超过程的更多细节。模型将环氧浸渍的超导线圈简化为各项异性连续介质。将ANSYS求解器用于瞬态传热过程的分析,OPERA 3D用于磁场计算,并采用ANSYS脚本语言（APDL）进行焦耳热的计算和保护电路方程的求解。模拟得到了温度、电压、电流随时间的变化曲线和失超传播过程。最后将模拟结果和测试线圈的测试结果进行了比较。     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁测试线圈的三维失超数值模拟

国际反质子与离子研究装置(FAIR)项目中的Super-FRS超导二极磁铁是一个大型温铁结构的超导磁体,由中国负责设计、研制和测试。为了研究超导线圈的性能和其设计的可靠性,前期研制了一个测试线圈。建立了一个基于ANSYS和OPERA 3D的三维失超模型,不仅将模拟结果和实验数据进行对比,更可以获得失超过程的更多细节。模型将环氧浸渍的超导线圈简化为各项异性连续介质。将ANSYS求解器用于瞬态传热过程的分析,OPERA 3D用于磁场计算,并采用ANSYS脚本语言（APDL）进行焦耳热的计算和保护电路方程的求解。模拟得到了温度、电压、电流随时间的变化曲线和失超传播过程。最后将模拟结果和测试线圈的测试结果进行了比较。     

EMuS超导俘获线圈样机模型线圈的研制及测试

为了验证覆铝卢瑟福超导线缆的绕制工艺,在实验型μ子源(EMuS)超导俘获线圈样机正式生产前,须完成截面相同的300 mm短样模型线圈的研制和测试。本文介绍了EMuS超导俘获线圈样机模型线圈绕制生产线搭建、线圈绕制、线圈装配和VPI等工艺流程,并对VPI后的模型线圈进行了切割取样和测试,结果表明：模型线圈切片的线缆排列整齐、紧密,无气孔、干绝缘等缺陷;绝缘的电学性能和机械强度满足设计要求,模型线圈的绕制工艺满足EMuS超导俘获线圈样机制造的工程需求。     

4H-SiC金属-半导体场效应晶体管大信号I-V特性和小信号参数的计算

基于碳化硅金属-半导体场效应晶体管内部载流子输运的物理特性分析,建立适于精确计算4H-SiCMESFET器件大信号电流-电压特性和小信号参数的解析模型.该模型采用场致迁移率、速度饱和近似,并考虑碳化硅中杂质不完全离化效应及漏源串联电阻的影响,栅偏置为0 V时,获得最大跨导约为48 mS·mm^-1.计算结果与实验数据有很好的一致性.该模型具有物理概念清晰且计算较为准确的优点,适于SiC器件以及电路研究使用.     

轴流式模型水轮机压力脉动试验与数值计算预测

本文将利用RNG κ-ε湍流模型对轴流式模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测模型水轮机的压力脉动性能.同时,本文对轴流式模型水轮机进行了压力脉动试验,通过对模型水轮机压力脉动试验结果与数值计算结果的对比,以验证数值计算预测压力脉动性能的准确性和可行性.     

肖特基结的制备与势垒测量

采用磁控溅射方法在Nb07％-SrTiO3基片上制作Au薄膜接触,并在氧气气氛下750℃退火30 min,在室温环境下测量电流电压和电容电压等特性曲线,观测整流特性,根据相应实验数据采用饱和电流法、电容C-2与反偏电压V成线性关系计算肖特基势垒的大小.     

强辐射激发下CdS晶体的光电导特性

在室温下,CdS晶体具有强烈的非线性光吸收效应.我们测量了高激发下CdS晶体的电导性质,并用电子-激子散射模型进行了数值分析.数值计算结果和测景值能够很好地符合,从而进一步证明了CdS晶体的非线性吸收是由于晶体内电子-激子散射造成的.     

浮球式惯导平台悬浮稳定问题的动力学建模与控制

以浮球式惯导平台的悬浮稳定为研究对象, 全面分析了平台的干扰特性, 建立了液浮支撑模型, 推导了在受扰条件下稳定部件的六自由度运动方程. 针对外部环境、流场阻力、模型参数不确定、未建模动态和测量噪声等干扰问题, 设计了基于高增益扩张观测器的滑模控制器. 数值仿真表明, 液浮稳定结构可以有效隔离外界干扰的影响, 提高平台的抗干扰能力; 所提出的控制方法可以有效抑制系统的抖振, 实现平台的高精度快速稳定控制. 与前期的研究相比, 控制器的动态响应和稳定性能提升了50%. 关键词： 浮球式惯导平台 悬浮稳定 高增益扩张观测器 滑模控制