基于COMSOL软件仿真亥姆霍兹线圈

本文通过应用COMSOL有限元软件对亥姆霍兹线圈产生的涡流进行仿真分析,应用软件自带的后处理功能,图像化的分析亥姆霍兹线圈产生的电磁场响应特性。     

亥姆霍兹线圈场均匀性的仿真研究

通过对亥姆霍兹线圈内部的均匀场进行仿真计算,直观地看到了线圈内部场的变化趋势,将结果与解析法结果对比,误差在1％左右,亥姆霍兹线圈在其轴线附近产生的磁场均匀度较好。并以r为200mm、250mm、300mm为例,仿真计算出均匀区的大小,结果表明,线圈馈人点的位置会影响均匀场对称中心的位置。     

吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响

为了研究吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响,基于有限元方法,运用COMSOL Multiphysics软件建立了内置吸声材料的亥姆霍兹共振器的有限元模型。仿真计算了吸声材料的厚度和流阻变化对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响。研究发现,当材料流阻不变时,随着吸声材料厚度的增加,传递损失逐渐减小,共振频率向低频方向移动;当材料厚度不变时,随着流阻的增加,共振频率先减小后增加;当流阻增加到无穷大时,吸声材料就可以看成刚性壁,导致共振腔体积减小,形成新的共振峰。     

吸声材料厚度及流阻对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响

为了研究吸声材料对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响,基于有限元方法,运用COMSOL Multiphysics软件建立了内置吸声材料的亥姆霍兹共振器的有限元模型。仿真计算了吸声材料的厚度和流阻变化对亥姆霍兹共振器吸声性能的影响。研究发现,当材料流阻不变时,随着吸声材料厚度的增加,传递损失逐渐减小,共振频率向低频方向移动;当材料厚度不变时,随着流阻的增加,共振频率先减小后增加;当流阻增加到无穷大时,吸声材料就可以看成刚性壁,导致共振腔体积减小,形成新的共振峰。     

仿真地磁的磁场模拟装置

基于亥姆霍兹线圈产生均匀磁场的特性, 绕制了三轴亥姆霍兹线圈, 通过改变3组线圈通电电流大小, 分别产生3个正交方向的磁场, 模拟地磁场强度, 为地磁导航系统的半实物仿真实验提供地磁场环境。同时,就地磁导航半实物仿真的需求, 对地磁场模拟生成装置进行了可重复性和线性度验证实验、响应速度测量实验、均匀性验证实验和稳定性验证实验, 并建立了装置的输入输出模型, 验证了装置的各项指标符合实验室需求。     

笔筒埙的声音分析、建模与合成

通过对笔筒埙进行音频分析,根据高频湍流噪声的结构,提出了利用圆柱形亥姆霍兹共振腔对笔筒埙进行近似的物理建模.利用COMSOL有限元分析软件对与实际测量笔筒埙具有相同基音以及相同长宽比的共振腔进行分析,并将前6个共振频率与音频分析结果进行了对比,从而验证利用圆柱形亥姆霍兹共振腔对笔筒埙近似的可行性.最后,利用数字波导方法对湍流噪声进行建模并与传统亥姆霍兹共振腔合成相叠加,从而更加准确地对埙的声音进行合成.     

方形亥姆霍兹线圈磁场系统均匀性分析

方形亥姆霍兹线圈用于模拟零磁场或量程范围内的任意大小和方向的磁场,其磁场均匀区与线圈结构尺寸有关。为了得到其磁场均匀区与结构尺寸的关系,构建了方形亥姆霍兹线圈的数学模型,导出了线圈内部任意点的磁感应强度矢量表达式,得出了输出电流与产生磁场大小的对应关系,利用程控恒流源和磁强计跟踪补偿动态地模拟出稳恒磁场,对系统产生的磁场的均匀区进行了测定,分析表明,理论计算与实验结果有较好的一致性。     

亥姆霍兹磁场分布演示仪的设计与实现

亥姆霍兹线圈是一对匝数和半径相同的共轴平行放置的圆线圈,两线圈间的距离等于线圈半径。亥姆霍兹磁场分布演示仪是利用单片机技术将霍尔探头检测到的磁场信号显示到点阵屏上,移动探头就可以将磁场分布情况以曲线的形式显示出来。该仪器主要服务于实验教学,生动立体的演示给教学带来了很好的效果。     

亥姆霍兹涡量方程与偏微分方程耦合修复模型

提出一种基于图像几何特征的形态学不变的耦合修复模型.耦合模型使用流体力学中无粘度亥姆霍兹涡量方程平滑的修复图像缺失信息区域.本文证明了亥姆霍兹涡量方程与传输平滑度信息的图像修复模型的等价性.曲率是图像几何特征作用的结果,本文提出沿等照度线方向传输曲率信息的三阶形态学不变偏微分方程,并将抑制涡量的无粘亥姆霍兹方程和正向传输曲率信息的三阶偏微分方程耦合.耦合模型平滑的修复图像并保持图像中的线性特征.理论和实验证明了本文提出的耦合模型在图像修复中的有效性.     

扫频荧光法测量超高真空原子磁光阱中的磁场分布

利用扫频荧光法实测了超高真空原子吸收池中反亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布 ,与计算结果对比 ,同时还采用移动暗线的测量方法进行了检验。考虑到封接材料的非线性磁化 ,可以解释所有观察到的现象。