双流低频电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了双流低频电磁连铸过程中磁场分布规律.建立了单、双流低频电磁连铸中包括铸锭、结晶器、线圈和屏蔽罩的二维轴对称有限元模型.利用ANSYS软件包进行划分网格及计算,模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布.研究了电流频率、电流强度、电流方向和线圈距离对金属熔体内磁感应强度的影响.计算结果表明：单流时,电流频率升高,磁感应强度降低;电流强度增大,磁感应强度升高.双流时,无论电流方向是同向还是反向,同一铸锭的远端磁场强度要大于其近端磁场强度,相邻线圈电流方向为反向时,铸锭内磁场强度高于相邻线圈电流方向为同向的情况;增大线圈之间的距离时,铸锭远端和近端的磁感应强度的差值降低.     

低频电磁铸造铝合金结晶器材料优化设计

低频电磁场作用下铸造铝合金过程中结晶器设计的好坏对保证铸坯质量起到很重要的作用,而在结晶器设计时数值模拟技术是一个重要有效的工具.优化的结晶器应该是在电源频率相同较低的电流下在铝熔体内部能够获得所需要的磁场强度.基于这种思想,根据生产实际情况,设计出工业上实用的低频电磁铸造铝合金结晶器.在结晶器外套材料不同情况下,对低频电磁铸造铝合金过程的电磁场进行了三维有限元数值模拟.模拟结果表明,当结晶器外套为软磁材料时,铝熔体内部磁场强度得到明显加强.     

均匀化处理对7055铝合金铸锭组织的影响

针对7055铝合金在批量生产时存在稳定性差的实际问题,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等对该合金普通半连续铸造铸锭和低频电磁铸造铸锭组织进行对比分析,研究结果表明:低频电磁铸造可显著细化7055铝合金普通半连续铸造组织,并使非平衡结晶相的尺寸明显减小且使合金中片层状共晶体和A17Cu2Fe相的含量减少.同时,低频电磁铸造比普通半连续铸造合金中所含低熔点共晶产物少且溶解较快,故采用低频电磁铸造的合金在相同均匀化温度下均匀化所用的时间较少,对提高生产效率极为有利.     

电磁结晶器的设计与研究

阐明了用于铝及其合金铸造中的电磁结晶器的基本结构，并评述了各类电磁线圈，对电磁线圈和屏蔽部分主要参数进行了分析和研究，并得出：（１）对于单锭系统，磁场分布除角 较大的叠加效应以外，沿铸锭周边分布较均匀，并认为设计矩阵断面线圈时，棱角部分采用直线段即可，（２）对于双锭系统，当锭间距大于１５ｃｍ时，可忽略两锭间电磁场的相互影响，此外，双锭系统的线圈可以采用串联方法，评述了铜与钢的电磁铸造的发展前景。     

铝合金方锭电磁铸造电磁参数的计算与分析

本文对铝合金方锭电磁铸造中由感应圈、屏蔽罩及铸锭构成的结晶器系统电磁参数R、X、Z以及屏蔽罩位置、厚度等参数的影响进行了计算.在此基础上,对电磁铸造中使用的中频电源的各项参数进行了选择.     

无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响

为了研究低频激励源无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响,采用双软件联合仿真方法,给出了电磁耦合线圈不同放置模式情况下的磁场分布以及系统效率、激励源波形与电磁耦合线圈之间的距离关系图.结果显示,无论线圈相对位置如何分布,正弦波和三角波激励源的系统传输效率与线圈位置布置关系较小,且两者传输效率相近,方波激励源下系统传输效...     

电磁铸造实验和数值模拟

通过实验室小型电磁铸造铝及其合金的冷、热态的实验和数值模拟并经工业装置的验证,研究了电磁结晶器内的磁场分布,液体金属柱成型特性.电磁结晶器及屏蔽罩结构的优化,铸造过程中金属液的温度场与流场并进行数值模拟.研究表明:为了稳定进行铸造,液柱的成型特性(液柱高度、形状和稳定性)必须达到一定要求.为了保证电磁铸造时金属液顺利成型,选择适当的功率,确保合适的磁场强度形成一定的推力是必要的.温度场的研究可以看出电磁铸造具有一系列特点,如强烈水冷、电磁搅拌、感应加热,使得电磁铸造中的凝固过程大大不同于普通的直接铸造法的凝固过程.流动场的分析说明,电磁铸造条件下应控制搅拌强度,以便获得良好的铸坯内部组织.     

小方坯连铸结晶器电磁搅拌磁场和流场的耦合分析

借助有限元方法,对小方坯结晶器电磁搅拌过程进行了磁场和流场耦合数值分析,得出了不同频率下钢液内部磁感应强度和电磁体积力及搅拌速度的分布规律.结果表明,在结晶器电磁搅拌时,随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,电磁体积力在钢液内部分布不均匀;在电流频率为3 Hz时,钢液搅拌速度最大.在现场对结晶器电磁搅拌器的磁场强度进行了冷态测试,实验值和模拟值基本相符.     

电磁制动结晶器内电磁参数对钢液流动行为影响数值模拟

采用数值模拟方法研究了电磁参数（上、下磁极间距和线圈电流强度）对结晶器内流场和钢/渣界面波动行为的影响。结果表明,全幅两段式电磁制动结晶器内上部磁极和下部磁极覆盖区域磁感应强度会相互影响,上部（下部）磁极线圈电流强度的增加,会导致对应的下部磁极（上部磁极）覆盖区域内磁感应强度增加;施加全幅两段式电磁制动可以显著抑制结晶器内钢液流速和稳定弯月面波动;当上、下磁极间距增大时,钢液射流对结晶器窄面的冲击强度增大,钢/渣界面处湍动能和钢液流速增大;随着上部磁极线圈电流强度增大,钢液射流对结晶器窄面的冲击强度基本不变,钢/渣界面处钢液流速和湍动能减小;随着下部磁极线圈电流强度增大,钢液射流对结晶器窄面的冲击强度略微减小,钢/渣界面处流速和湍动能减小。     

非真空熔铸铍铜合金大规格铸锭的研究

在非真空熔铸铍铜合金大规格铸锭时,需要长时间的熔化和保温.由于铍在金属熔体中的氧化烧损量达到0.004 4%/min以上,熔体中的铍质量分数处于不断下降的状态,因而不同铸锭之间、同一铸锭头尾w（Be）偏差达到6%以上;铍及铍铜原料的大量烧损容易导致铸锭夹杂,进而影响铸锭的综合成品率;同时,由于铍具有强烈的脱氧作用,熔体极易吸气,铸锭内部容易出现气孔等铸造缺陷.通过上百炉次的试验,对熔铸工艺的每个细节深入研究和试验,确定了合理的熔铸工艺,在生产铍铜合金大规格铸锭时,铍及铍铜材料的烧损率分别降到6%及3%以下,铸锭化学成分偏差≤4%,铸锭综合成品率达到80%以上.     

In-situ fabrication of particulate reinforced aluminum matrix composites under high-frequency pulsed electromagnetic field

Pulsed magnetic field is generated when imposing pulse signal on high-frequency magnetic field. Distribution of the inner magnetic intensity in induction coils tends to be uniform. Furthermore oscillation and disturbance phenomena appear in the melt. In-situ Al2O3 and Al3Zr particulate reinforced aluminum matrix composites have been synthesized by direct melt reaction using Al-Zr(CO3)2 components under a foreign field. The size of reinforced particulates is 2-3 μm. They are well distributed in the matrix. Thermodynamic and kinetic analysis show that high-frequency pulsed magnetic field accelerates heat and mass transfer processes and improves the kinetic condition of in-situ fabrication.     

三相倍极感应励磁同步发电机运行性能研究

在三相倍极感应励磁同步发电机中，转子励磁绕组中的励磁电流是由定子直流绕组建立的倍极静止磁场感应产生的，这种励磁电流获得方式及倍极静止磁场的存在，势必影响电机的运行性能，本文对此进行了理论分析及实验研究．结果表明：倍极磁场的存在确会影响电机的运行性能，但由于转子绕组的特殊工作状态，产生一定的转子励磁电流所需的倍极静止磁场气隙合成磁密很低，故电机的工作特性、电压波形、振动和噪声等均无明显恶化．     

感应磁场对金属液电磁净化的影响

解析了矩形管道电金属液的感应磁场，数值计算了金属液电磁净化时的二维诱生流场，并追踪了夹杂物颗粒在流场中的运动轨迹，结果表明，直流电的感应磁场会诱生二次流，对“直流电＋稳恒磁场”的电磁净化模式形成干扰，另一方面，这个弱对流对“单电流”电磁净化模式是有益的。     

聚磁参数对直流电磁泵磁场分布影响的数值模拟

直流电磁泵是镁合金铸造过程的重要设备,而电磁铁聚头长度和截面积是影响电磁泵效率的关键参数．作者采用ANSYS软件研究了聚磁头结构对电磁泵聚磁头间隙磁场分布的影响．模拟结果表明,由于聚磁效应,聚磁头结构能有效提高聚磁头间隙处磁感应强度,且随聚磁头长度的增加,磁感应强度分布均匀性有所提高;随着聚磁头截面特征长度的增大,聚磁头间隙处磁感应强度先增大后减小,聚磁头截面特征长度为20-30mm时聚磁效果最佳．研究结果对于深入认识直流电磁泵的磁场特性并对其优化具有理论价值和现实意义．     

A practical nonlinear controller for levitation system with magnetic flux feedback

This work proposes a practical nonlinear controller for the MIMO levitation system. Firstly, the mathematical model of levitation modules is developed and the advantages of the control scheme with magnetic flux feedback are analyzed when compared with the current feedback. Then, a backstepping controller with magnetic flux feedback based on the mathematical model of levitation module is developed. To obtain magnetic flux signals for full-size maglev system, a physical method with induction coils installed to winding of the electromagnet is developed. Furthermore, to avoid its hardware addition, a novel conception of virtual magnetic flux feedback is proposed. To demonstrate the feasibility of the proposed controller, the nonlinear dynamic model of full-size maglev train with quintessential details is developed. Based on the nonlinear model, the numerical comparisons and related experimental validations are carried out. Finally, results illustrating closed-loop performance are provided.     

姿控、储能飞轮用永磁无刷直流电动机的参数计算

姿控、储能飞轮用无刷直流电动机具有大有效气隙、大径长比的结构特点 .分别对其气隙磁通密度沿周向和轴向的分布进行了分析研究 ,提出了该种电动机所特有的等效漏磁系数和等效气隙磁通密度计算系数的概念和计算方法 .样机的试验结果表明 ,用这一方法计算的电动机设计参数具有足够的精度 ,能够满足工程实际需要     

超导陀螺转子的磁悬浮特性分析

超导陀螺是利用低温超导体的Mdssner效应实现转子悬浮的一种精度高、能耗少的惯性器件．为研究超导陀螺转子的磁悬浮特性,文章介绍了超导陀螺的转子超导磁悬浮结构及悬浮原理,分析了转子间隙内磁通与间隙间的关系,推导出了由8个结构完全相同的超导线圈形成的球形腔内转子的磁悬浮力及磁悬浮支承刚度的定量计算公式,指出磁悬浮力的大小与间隙内磁通量的平方成正比,与间隙量的平方成反比,磁悬浮支承刚度则与间隙内磁通量的平方成正比,但与间隙量的立方成反比．根据转子受力建立了转子的二阶无阻尼偏移模型从而为转子的偏移控制奠定了基础．文章最后对实现陀螺转子的超导支承做了探讨,对影响磁悬浮力和磁悬浮刚度的因素进行了分析并提出了相应的解决方案。