纵向磁场对电弧等离子体电压的影响

在稳态模型和局域热力学平衡等假设下,从理论上分析了纵向磁场对真空电弧电压的影响,阐述了纵向磁场能够提高真空电弧开断能力的一条重要机理。     

均匀纵向磁场对电弧压力梯度的影响均

在稳态模型和局域热力学平衡等假设下,推导了在均匀纵向磁场下真空电弧压力梯度的数学表达式,分析了纵向磁场对电弧压力梯度的影响,提出了纵向磁场能够提高真空电弧开断能力的一条重要机理．     

真空电弧中纵向磁场与抗磁性电流的关系

在稳态模型和局域热力学平衡等条件下，从磁流体方程出发，导出了真空电弧中一个重要的矢量方程，由此得到了相应的标量方程．在此基础上，导出了真空电弧中纵向磁场与抗磁性电流的关系式，并且从理论上可得到纵向磁场有最佳值的结论．     

纵向磁场对电弧压力的影响

本文在稳态模型和局域热力学平衡等假设下,推导了在纵向磁场下真空电弧压力的数学表达式。在此基础上,分析了纵向磁场对电弧压力产生影响的物理机制和它能够抑制真空电弧中阳极斑点形成的主要机理。     

纵向磁场对TIG焊电弧形态的影响

为了研究外加纵向磁场对TIG焊焊接电弧形态的影响并分析电弧形态的变化机理,在常规的TIG焊焊接过程中施加纵向磁场,利用高速摄像机对焊接电弧形态进行拍摄和记录.实验结果表明,当无磁场作用时,弧柱呈锥形且未发生旋转运动.在外加磁场作用下,弧柱呈收缩状态且沿顺时针旋转.当焊接参数不变时,随着磁场强度的增加,弧柱的收缩程度随之增加.根据磁场的理论公式,可推导出在外加纵向磁场作用下,电弧的旋转半径与磁感应强度成反比.     

纵向磁场作用下MIG焊电弧数值模拟

为了提高焊接质量,建立了纵向磁场作用下MIG电弧的三维有限元数学模型,利用ANSYS有限元分析软件对纵向磁场作用下的电弧进行模拟,得到了纵向磁场作用下电弧的物理特性,并与无外加纵向磁场时进行了对比.结果表明,焊接过程引入纵向磁场后,电弧温度和电弧压力显著降低,电弧温度梯度减小;当焊接电流为120A,励磁线圈安匝数为1000时,电弧中心最高温度由16.950 K降到13.700 K,最大电弧压力由91 Pa降到57 Pa;在阳极表面,电弧压力峰值从 53 Pa降到20 Pa,并偏离电弧轴线.可以得出结论,在纵向磁场作用下电弧的物理特性发生较大变化,电弧扩张,电弧温度和电弧压力减小,电弧中心形成空心弧.     

带电粒子在典型非均匀磁场中的运动

从带电粒子在喇叭形磁场中的运动动能不变出发，采用近似求解法，讨论了带电粒子在典型非均匀磁场中的运动特点，结果表明：螺旋半径r随着B的增加而减小，其运动轨迹为一条会聚螺旋线，运动过程中带电粒子的轨道磁通量始终保持不变，呈现出横向约束；带电粒子的纵向速度分量随着B的增加而逐渐减小，当纵向速度等于零时，带电粒子将掉头反转，呈现出纵向约束。这一结果也说明：在微小不均匀磁场中，带电粒子的运动可以认为是在均匀磁场中的回旋与作为微扰而存在的磁场不均匀性所引起的漂移的叠加。最后简单介绍了上述运动特点在等离子体磁约束中的应用。     

外加磁场对TIG焊电弧行为及焊缝成形的影响

为提高钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧能量，实现高效焊接，通过在TIG焊焊枪上分别外加直流、交变纵向磁场，采用高速摄像对不同磁场频率下的电弧形态进行拍摄，研究分析了外加不同形式和频率的磁场对TIG焊电弧行为及焊缝成形的影响规律。结果表明：不加磁场时电弧稳定燃烧且形态呈圆锥形；外加直流纵向磁场时，电弧高速旋转且电弧上方收缩，下方略微扩张；外加不同频率的交变纵向磁场时，随着磁场频率的增大，电弧挺度增加，电弧形态先扩张后收缩又扩张且电弧高速旋转，呈钟罩状。外加1 500 Hz交变纵向磁场，焊缝熔宽减小，熔深增大，焊缝表面均匀光洁，焊缝成形明显改善。     

AZ91磁控A-TIG焊电弧形态及焊接接头组织性能

为了分析磁场和活性剂对AZ91镁合金焊缝组织性能的影响规律并探究相应的作用机理,在A-TIG焊接过程中施加纵向交流磁场,采用高速摄影技术观察并拍摄电弧运动形态,对焊缝进行硬度、显微组织和物相组成分析.结果表明,当磁场电流为1.5 A、磁场频率为50 Hz、焊接电流为80 A、涂覆量为3 mg/cm~2时,焊缝硬度最大值为68.88 HV.在合适的磁场参数和活性剂配比下,电弧挺度最大,电弧收缩明显,此时电弧的搅拌作用致使晶粒显著细化,且析出相Al_(12)Mg_(17)明显增多,这对改善焊接接头的力学性能具有积极作用.     

外加纵向磁场对MAG焊焊缝成形的影响机理

将纵向磁场引入到Ar+2%O2保护的射流过渡MAG焊中,借助高速摄像手段研究了外加纵向磁场对MAG焊电弧形态及运动行为的作用特点,并且分析了励磁电流的大小及其极性对焊缝成形的影响规律,分别从旋转电弧加热工件的特点和电磁搅拌2个方面揭示了外加纵向磁场对MAG焊焊缝成形的作用机理.     

基于ANSYS的真空灭弧室磁场分析

利用ANSYS软件对真空灭弧室触头间的纵磁场进行分析,探讨了触头线圈截面尺寸对磁场强度的影响以及动触头与静触头之间的磁场分布情况．分析了磁通分布及电弧在磁场中的受力情况．     

带电粒子在磁场中运动的模拟

高速运动物体的飞行参数的测量如：坐标测量着靶位置、偏航及飞行姿态等是弹箭类常规武器试验的关键项目,作者从CCD原理出发,通过高速数据采集,计算机图像处理,用扫描CCD相机对上述参数的测量方法进行探索和研究,试验证明,该方法是一种全新和准确的好方法。     

直流真空断路器弧后介质恢复特性影响因素分析

直流真空断路器采用人工过零的方式实现故障开断,是当前直流系统兼具经济性与可靠性的控保方式之一,其弧后介质恢复特性是判定故障开断成功与否的关键条件。为探究直流真空断路器电磁与机电参数耦合作用下介质恢复特性的影响因素,本文基于连续过渡模型、能量守恒定律和电荷守恒定律,建立了零区带电粒子数密度计算模型,研究了触头型面参数和零前电流下降率影响下的零区带电粒子数密度分布;通过搭建12 kV直流真空断路器配永磁斥力机构运动特性测试平台,实验测得机构位移-时间特性曲线,研究了短路开断电流、零前电流下降率和换流投入时刻影响下的零区极间距分布。在此基础上,基于漂移扩散方程、Maxwell-Stefan方程和泊松方程,建立了弧后鞘层发展模型,以求得电磁与机电参数影响下的电场强度最大值;并与零区金属蒸气压和短路开断电流影响下的临界击穿电场强度进行对比分析,进而评估不同换流投入时刻、零前电流下降率、暂态电压上升率、触头直径下的弧后介质恢复强度。此外,求得了直流真空断路器可靠开断时零前电流下降率和换流投入时刻的极限安全域,以及电磁与机电参数耦合作用下的最小安全间隙与开断电流极限,为设计满足可靠开断要求的直流真空断路器灭弧系统结构参数与换流参数群组提供解决方案。     

基于光子晶体慢波结构的太赫兹返波管研究

研究了一种光子晶体的慢波结构,通过对该结构的色散、场分布和粒子模拟计算,设计和仿真了一个0.28-THz的带状注返波管。在阴极电流密度仅10 A/cm2(最小可低于6 A/cm2),电压12.5 kV,磁场0.5 T的情况下,该结构通过与带状电子注浸没式互作用,输出功率为435 mW。在此基础上,采用了LIGA加工技术制备了该慢波结构。研究表明,光子晶体结构能有效提高互作用效率和降低起振电流密度,有效提高太赫兹真空电子器件阴极的使用寿命,是提高太赫兹真空辐射源性能的一种有效途径。     

线管式热电子发射高温静电除尘器的数值研究

热电子发射式高温静电除尘技术是一种新颖的高温烟气净化方法,与传统的电晕式静电除尘技术不同,其以稀土钨制成的阴极在高温下发射电子的方式使烟气中的粉尘荷电,然后依靠电场力的作用将其捕集. 本文建立了线管式热电子发射式高温静电除尘器除尘过程数学物理模型,模型涵盖了颗粒荷电方程和颗粒浓度场. 利用MATLAB编写粉尘荷电量和除尘效率的计算程序,并进行数值计算,得到不同条件下粉尘荷电量和除尘效率,系统地研究了各种影响因素与除尘效率的关系,发现降低烟气进口流速、提高温度及收尘电压、减小除尘管半径,都可以提高除尘效率.     

纵磁场触头设计要点分析

从建立纵磁场触头的数学模型出发,分析了真空开关纵磁场触头线圈及触头面上引弧区的设计规律。