水下无线感应耦合传输系统中线圈的研究

磁耦合线圈是水下无线感应耦合传输系统中的核心部分.该文从应用角度对水下无线感应耦合传输系统的磁耦合线圈参数展开分析与实验研究.首先通过耦合线圈的磁场强度、线圈尺寸、线圈匝数等理论分析评估线圈对通信质量的影响,其次通过多次实验对3种线圈匝数和3种不同的频率进行了参数分析和测试实验.分析结果得出在谐振点上的磁耦合强度最大,...     

大直径321不锈钢厚壁圆筒件焊前感应预热温度场的数值模拟

利用ANSYS软件建立了电磁感应加热的电磁-热耦合数值模型,对大直径321不锈钢圆筒件的焊前感应预热瞬态温度分布进行了模拟分析。研究了感应线圈中不同电流大小、频率以及不同感应加热方式作用下工件的温度分布情况,通过调节电流参数和感应加热作用方式使得感应预热后工件温度达到(120±10)℃的预热工艺要求。结果表明:采用间隔20s加热10s,且感应电流频率10kHz、大小750A的加热工艺为最佳感应预热工艺。     

钢板低频感应回火数值模拟和试验分析

针对快速感应回火热处理方法,以5mm厚的45钢板为研究对象,根据有限元法中的电磁—热耦合技术,建立钢板感应加热回火的有限元模型,并利用自制单线圈低频感应加热装置,分别对钢板的感应回火过程进行数值模拟计算和试验研究,分析了电流、频率及加热时间对于钢板温度的影响规律及加热效果.结果表明:计算结果与试验结果基本吻合,将感应加热应用于钢板的回火处理是可行的,电流及频率对钢板的加热效果均有影响,通过控制加热过程中的电流、频率及加热时间能够满足钢板的回火要求.     

平板式感应加热线圈磁场的分布特性

平板式感应加热加热死区的存在,使其不能广泛应用于工业领域.为了研究它的工业应用的潜力,文中对感应加热的核心部件——线圈进行了深入研究.依据经典电磁场理论,研究了线圈的磁场分布特性,先对圆环电流进行研究,计算它的磁场分布,进而对饼式线圈的磁场分布特型进行有限元计算,并与实验采集数据对比后,总结出饼式线圈的磁场分布特性.此特性表明,采用饼式线圈的平板感应加热,板上必然会出现加热死区.因此加热均衡性的实现需要对整个装置进行全方位的改进.以上结论可为平板式感应加热的后续研究提供参考.     

输油管线感应加热器的有限元模拟及其参数设计

我国大部分原油粘度高、含蜡多,常温下会凝固,长距离管输需采用加热输送。根据输油管线的特点,建立了适合于有限元数值模拟的计算模型。通过大型有限元商业软件OPERA对感应加热过程进行了模拟计算,得出涡流在钢管中的分布规律,以及稳态情况下管道中温度的分布规律。根据不同电流参数和线圈参数对感应加热效果的影响,提出了一种实际工程中感应加热器工艺参数的设计方法。     

感应线圈中电磁场分析

当感应加热线圈中通入交变电流时，电流在感应加热线圈中的分布是不均匀的。本文以电磁场方程为基础，导出了感应加热线圈中电流的分布情况。     

钢板感应加热成形的实验分析和数值模拟

针对船体曲面板的感应加热成形方法,研究钢板感应加热的数值模拟模型,确定感应热源应用于钢板热应力成形技术的可行性,以及加热过程中的主要影响因素对于变形的影响规律.依据电磁场理论,基于ANSYS软件建立了钢板感应加热有限元模型,利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,从而得到了数值计算时的电学参数,实验结果和数值模拟结果相吻合.结果表明:随着感应加热时间的延长,横向收缩变形增大,当感应器中的电流强度增大时横向收缩变形也增大,通过控制加热过程的电学参数和加热时间可以得到合理的变形要求.     

中频感应加热电源谐振频率自适应追踪方法的研究

为解决中频感应加热电源在受到温度、工件材质等因素变化影响时固有频率发生波动的问题,提出了一种基于模数转换(Analog to Digital, A/D)采样优化的感应加热电源谐振频率自适应追踪方法。在一个感应加热电源的输出周期内,细化电流A/D采样过程,找到输出电流与电压的相位差并判断系统状态。在优选A/D采样次数的基础上,设计自适应调节机制来追踪谐振频率,使系统达到准谐振状态。以TMS320F28335控制芯片为基础搭建感应加热电源样机,对所采用频率自适应追踪方法进行了验证。实验结果表明,频率自适应追踪方法在环境温度变化剧烈时可避免系统受到干扰,并且能在无硬件过零检测电路的情况下快速追踪负载的谐振频率。     

平板感应加热磁-热耦合场的数值模拟研究

针对～种双线圈平板感应加热装置,利用ANSYS有限元分析软件对其感应加热过程中的磁—热耦合场分布进行数值模拟,通过对交变磁场产生涡流的分析,得到不同频率下平板各点温度随时间变化的分布图,以及整个加热过程中的温升特点.结果表明,这种双线圈平板感应加热装置对平板感应加热的温升速度有很大的提高,从而对平板的快速感应加热工艺的运用与改进具有一定的指导意义.     

感应淬火过程参数优化控制问题的研究

感应加热本身是一个复杂的物理过程，它涉及电、磁、热、相变和力学方面的综合知识。通过对感应淬火过程的分析，给出了感应淬火过程中各参数之间的关系，建立了求解加热电源输出电流、频率以及工件移动速度（加热时间）的数学模型，并给出了其动态求解方法。这些模型可以用于加热电源优化设计和感应淬火过程参数优化控制等。     

基于Ansoft Maxwell的电磁选针器瞬态特性分析

针对电磁选针器的机械结构,建立其瞬态场仿真模型,通过Ansoft Maxwell 3D瞬态仿真,分析线圈瞬态电流特性和选针刀头摆动规律之间的关系,并与实验结果进行对比验证。在验证仿真模型的基础上,探究了驱动电压、线圈匝数、永磁体材料和铁芯尺寸等主要参数对其选针性能的影响,结果表明:通过增大驱动电压或采用磁性较强的永磁体可提高响应速度与转动力矩;通过增大线圈匝数或面积一定时采用较窄的铁芯也可增大转动力矩,但会降低响应速度。     

磁耦合谐振式无线电能传输效率影响因素分析

对磁耦合谐振式无线电能传输系统模型进行分析,采用电路理论得出系统传输效率的表达式。通过MATLAB仿真得出系统传输效率随系统频率、负载、传输距离和谐振线圈参数变化的规律,得出磁耦合谐振式无线电能传输系统对系统频率、负载、传输距离、线圈半径、线圈匝数有最优值的结论,为提高无线电能传输效率提供了参考和借鉴。     

线圈参数及地形因素对航空瞬变电磁的影响

为了解决复杂地质条件下的浅层勘探问题,基于有限元法对航空瞬变电磁进行三维正演模拟,采用中心回线观测方式来研究磁场H_z的响应特征。首先验证了均匀半空间和层状地层响应精度,模拟表明,数值解与解析解在0.1 s前误差基本维持在5%以内,可以有效地进行正演模拟。然后讨论了发射线圈参数(高度、半径、电流、匝数)对磁场H_z分量的影响,结果表明,场值与发射线圈半径、电流、匝数成正比,不同发射线圈高度只是影响了早期响应,到晚期磁场H_z分量均趋向同一值;由于瞬变电磁对低阻异常反应更为灵敏,研究了埋有低阻异常体的起伏地形条件对H_z场值的影响,得出了有价值的结论。     

基于ANSYS的微型隔离膜片电磁阀仿真分析

为了使电磁阀更有效率地工作,对一种微型隔离膜片电磁阀建立了电磁阀的三维有限元模型。对不同的工作气隙和线圈匝数用ANSYS软件进行了模拟计算,得出了电磁力与工作气隙和线圈匝数之间的关系曲线,并选出了最优的参数。     

影响差动变压器灵敏度的几个因素

本文通过对影响差动变压器灵敏度的几个因素如匝数比、激励电压的大小与频率、铁芯的直径等进行了理论分析，并用实验进一步证实，从而得出这样结论：从匝数比、激励电压的大小与频率、铁心的直径等方面考虑改善差动变压器的灵敏度是完全切合实际的。     

阵列感应测井成像仪线圈系的基础研究

首先利用数值模式匹配方法分别考查存在金属芯棒和介质芯棒时的测井响应，然后计算直耦信号对消所需要的接收线圈的匝数比；最后研究频率、收发线圈距及两接收线圈距对ＡＩＴ阵列感应测井成像仪中线圈系单元的径向探测深度和纵向分辨率的影响，这些结论可为ＡＩＴ阵更单元的设计提供理论依据。     

测井法探测剩余油方法研究

本文简单介绍了探测剩余油饱和度和分布的方法,对比各自方法的优缺点,最终选择测井方法探测剩余油。从理论出发建立了基于瞬变电磁法的三层柱状介质模型,通过对模型理论的推导及求解,计算出了地层的感应电动势。并通过软件的仿真,直观地说明了发射电流、发射线圈匝数、收发距对感应电动势的影响,验证了此方法探测剩余油的可行性。     

共轨喷油器高速电磁阀电磁力影响因素分析

为研究关键参数对共轨喷油器高速电磁阀电磁力的影响,本文根据电磁耦合原理建立了考虑最大电磁力饱和现象的电磁阀电磁力数学模型,并基于该电磁力模型进行了参数分析。结果表明:电磁力随驱动电流的变化取决于电磁阀总磁阻和驱动电流范围。当电流小于4 A时,驱动电流是电磁力增加的主要因素,当电流大于4 A后,总磁阻成为制约电磁力增加的决定因素。在电流为10 A时,电磁力随气隙的增加而降低,且降低的程度逐渐增大、气隙直接影响气隙磁阻和电磁阀软磁材料磁阻的变化;电磁力随线圈匝数的增加而增大,但其增大的程度逐渐减小,这是电磁阀总磁阻对电磁力降低的贡献率随线圈匝数增加而增大造成的。     

开口式感应线圈的结构设计与钢-铜管插接接头感应钎焊电磁场和温度场的数值分析

为满足白电压缩机和散热器连接管路的在线感应钎焊,设计了一种开口式异形感应线圈。采用磁-热耦合分析的方法,对钢管-铜管和铜管-铜管插接结构的电磁感应钎焊热过程进行了有限元分析,确定了不同管路插接结构感应钎焊所需的优化工艺参数。利用所建立的三维瞬态有限元数值模型,获得了开口式感应线圈对钎焊接头温度场的影响规律。对同质和异质插接结构进行了感应钎焊实验,结果表明升温曲线和温度分布的测试结果与模拟结果吻合良好。     

基于Maxwell的MCR-WPT系统传输效率影响因素仿真分析

运用耦合模理论与等效电路模型,对典型的磁谐振式无线电能传输系统进行理论分析,得到传输效率与谐振线圈间耦合系数的理论关系.利用Maxwell仿真平台构建闭合线圈模型,并对线圈参数扫描,对谐振线圈进行仿真分析,得到线圈的结构参数(包括线圈匝数、匝间距、内径)以及线圈间空间距离对系统传输效率的影响.结果表明,增大线圈匝数可有效提升系统传输效率,线圈存在最优匝间距与内径使系统传输效率最大,适当改变线圈间的空间距离会对系统传输效率产生明显影响.分析结果为后续针对磁谐振式线圈的优化提供了理论依据.