新型线圈加载的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

为了解决传统线圈管件电磁胀形轴向变形不均匀的问题,提出了新型线圈管件电磁胀形方法。首先在COMSOL软件中构造管件电磁胀形二维轴对称电磁-结构耦合模型,从轴向磁通密度、径向电磁力和变形轮廓三个方面,将新型线圈与传统线圈电磁胀形进行对比。结果显示,采用该线圈,可为管件提供凹形分布的径向电磁力,即在管件端部施加较大的径向电磁力,且中部的电磁力满足管件胀形需求,使得轴向变形均匀性提高了2.3倍。显然这种方法能够有效克服传统管件电磁胀形中存在的轴向变形不均匀问题,推动了电磁成形技术在工业的应用。      

电磁阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响

本文设计了一种新型圆形平面阴极磁控溅射源.该源具有独特的三极线圈结构,改变各线圈励磁电流可调节靶面磁场强度的大小和分布.通过对系统气体放电伏安特性随各线圈励磁电流大小变化规律的分析,以及对距靶面60mm基片台处等离子体束流密度大小和分布的测试,探讨了阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响.实验结果表明阴极磁场分布模式对气体放电稳定性和等离子体分布影响显著,当阴极磁场呈现收敛型分布时,二次电子被紧密束缚在靶面附近,降低了基片台附近等离子体束流密度,却增大等离子体束流径向分布均匀性.调节非平衡线圈励磁电流,在附加磁场的作用下,阴极磁场呈现发散型分布,二次电子被引向基片台附近,使得基片台附近等离子体束流密度显著增加但径向均匀性变差.     

放电时序对双向加载式管件电磁翻边的影响

目的 研究放电时序对翻边变形的影响规律,提高成形能力.方法 以双向加载式管件电磁翻边系统为研究对象,建立基于电路-磁场-固体力学耦合的仿真模型,针对放电时序的变化,详细分析驱动电流、电磁力和翻边变形受到的影响,揭示其作用机理.结果 与常用的同时放电相比,最佳的时序放电在保证脉冲时间一致性的同时,将径、轴向线圈电流峰值分别提高11.6％和降低12.4％,最终使径、轴向电磁力峰值分别提高18.8％和6.8％,翻边角度提升约30％,显著提升了系统的翻边能力.结论 控制放电系统开关时刻改变放电时序,可以使放电能量在线圈间发生转移,影响线圈中的驱动电流波形,从而提高电磁力大小并改善其径轴向分量的比例关系,显著增强电磁系统的成形能力.     

电磁流量计矩形与鞍状线圈感应磁场的数值仿真

讨论了电磁流量计矩形和鞍状线圈所产生磁感应强度的分布情况。运用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理,通过数值仿真得到励磁线圈在测量管道内电极横截面上的磁场分布情况。提出磁感应强度的方向平行程度和大小均匀程度2个指标,并用其来判别感应磁场分布的均匀程度。依据以上2个指标,分别对不同尺寸的矩形和鞍状励磁线圈所产生的感应磁场进行计算分析和优化。     

电磁流量计矩形与鞍状线圈磁场的数值仿真

讨论了电磁流量计矩形和鞍状线圈所产生磁感应强度的分布情况。运用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理,通过数值仿真得到励磁线圈在测量管道内电极横截面上的磁场分布情况。提出磁感应强度的方向平行程度和大小均匀程度2个指标,并用其来判别感应磁场分布的均匀程度。依据以上2个指标,分别对不同尺寸的矩形和鞍状励磁线圈所产生的感应磁场进行计算分析和优化。     

被动电磁装甲对铜射流破坏作用仿真与实验研究

为了实现被动电磁装甲对射流的防护作用,分别对轴向脉冲电流对射流的颈缩、扭曲作用及装甲板对射流产生的横向电磁力作用机理进行了理论分析,考虑脉冲电流趋肤效应和射流为率相关弹塑性模型的前提下,利用ANSYS对这三种作用机理进行了电磁结构耦合仿真,分别得到了电流密度、磁感应强度、电磁力在射流上的分布规律以及射流的最终变形。最后针对三种作用机理分别进行了实验,实验结果证实了被动电磁装甲能够对射流产生破坏作用,在静破甲试验中,当充电电压为5 kV左右,峰值电流为150 kA时,直径为39.2 mm的破甲弹产生的射流侵彻深度降低了8.6%。     

基于磁场变换器的双向加载式管件电磁翻边成形效果研究

目的 针对传统管件电磁翻边时,仅采用径向电磁力加载,翻边效果不够理想的问题,提出基于磁场变换器的双向加载式管件电磁翻边技术.方法 使用COMSOL软件构造二维轴对称分析模型,分析线圈参数的改变对径向、轴向电磁力和管件翻边效果的影响.在此基础上,进一步在电磁力、变形速率、管件变形轮廓3个方面将新型加载方式与传统管件电磁翻...     

导电圆形薄板的磁弹性动力响应特征

基于电-磁-力多场耦合理论,研究了在激励线圈下导电圆形薄板的磁弹性动力响应问题。首先由麦克斯韦方程组与广泛用于导电结构和超导结构涡电流计算的T法,得到了圆形薄板的涡电流控制方程及电磁力表达式,给出了线圈磁场的表达式和分布特征。然后采用有限元方法,数值模拟了激励线圈下导电圆板的涡电流密度分布和横向磁体力的动力响应,给出了振幅随脉冲参数及外加电流的变化关系。     

高频电磁力作用下金属液内电磁超声波的生成

为解决由机械振动产生的超声波无法在高温环境中成功应用的难题，提出了利用静磁场和交流电流、静磁场和交流磁场的相互作用分别在金属液内直接生成高强度电磁超声波的方法，运用超声波压力传感器对用这两种方法在金属液内生成的电磁超声波的强度进行了测量。研究表明：电磁超声波的强度与所施加的高频电磁力的强度成正比，频率与电磁力的频率相同；实验结果和理论解析结果基本一致；利用高频电磁力的局部作用在金属液全场范围内生成的电磁超声波可以在金属精炼及凝固过程中获得广泛应用。     

聚变反应堆校正场结构优化及性能分析

针对核聚变反应堆校正场线圈的结构进行了优化,确定了满足物理和工程装配的线圈结构。针对校正场线圈进行电磁分析,并得到线圈磁场和电磁力分布。根据广义胡克定律,利用有限元方法将线圈绕组材料属性等效,以简化结构计算模型。通过建立结构分析模型,计算电磁力载荷下的校正场线圈强度,确定了线圈盒厚度,支撑位置及支撑数目。最后为保证校正场线圈始终处于低温工作环境,根据校正场线圈结构和热负载,提出并确定线圈液氦冷却管方案。     

真空放电中磁场对等离子体生成特性的影响

本文针对锥-筒、锥-螺旋电极结构,通过Ansoft Maxwell 3D电磁场仿真软件,分析了放电时,两种电极内部的电场分布与磁场分布。通过朗缪尔探针法,对真空放电生成的等离子体参数进行了测量,重点讨论了电极内部磁场对等离子体生成密度的影响。在上述讨论的基础上,针对锥-螺旋电极,进一步分析了螺旋电极的螺距对电极间的电磁场分布及等离子体生成和传播特性的影响。实验及仿真结果表明,锥-螺旋电极较传统的锥-筒电极,可以获得较高密度的金属等离子体。放电电流在螺旋状电极内部产生的磁场,对向四周扩散的等离子体有一定的约束作用,适当减小螺旋电极的螺距,既可以增大阴极尖端的电场强度,同时可以有效增大螺旋电极内部的磁场强度,更易于在电极轴向获得更高密度的等离子体。     

强磁体结构的磁场和应力同步分析方法

在强磁体结构中，电磁力是主要载荷。由于磁场计算和结构分析属不同学科，这两部分研究一般都是孤立地、分别进行的。本文指出了这样研究的弊病，提出了磁场和应力同步分析的方法。并以中国ＨＬ－１托卡马克磁体为例，采用有限元应力分析和三维磁场计算同步进行的方法，得到了托卡马克环向场线圈的磁体力、应力和变形分布。     

温度对平板电磁成形中电磁力影响的数值分析

为了确定高温电磁成形技术中温度对电磁力的影响,采用ANSYS软件对不同温度下板坯中的电磁力进行了模拟.采用霍尔器件测量了常温下线圈-工件间隙的磁感应强度,验证了电磁力的分布规律.模拟结果表明,工件均温时,随温度升高,轴向电磁力峰值减小,负径向电磁力峰值增大.较高温度下轴向力峰值的下降速率小于较低温度情况.工件非均温时,工件中涡流密度较大位置和电磁力峰值位置向低温区偏移.工件存在高斯温度分布时,电磁力的分布特征与常温下相似.     

螺旋磁场对Sn-Sb合金成分偏析的影响

为了深入研究螺旋磁场解决重力偏析的效果及作用机理,本文选用低熔点Sn-Sb合金,分析不同励磁电流下螺旋磁场对铸锭宏观成分偏析的影响,并与常规条件下及相同工艺参数旋转磁场条件下的凝固组织进行比较.结果表明,螺旋磁场的电磁力分布特点有利于在铸锭内部形成更大区域的均匀搅拌,相比于旋转磁场可以更好地改善铸锭成分的宏观偏析;随着励磁电流的增大,两种磁场改善偏析、细化凝固组织的效果更好;当螺旋磁场励磁电流为100 A时,基本消除铸锭上、下部位由于重力作用导致的成分偏差,β相(SnSb)变得细小且均匀分布在基体内.在金属熔体凝固的过程中施加螺旋磁场可消除重力偏析,效果优于旋转磁场.     

磁控溅射中电磁场分布二维模拟

本文采用计算机FORTRAN语言自主编程,通过建立通电线圈磁场的数学模型,对磁控溅射靶附近由通电线圈产生的磁场分布进行了二维数值模拟计算。计算表明当内、外线圈加反向电流,增加内或外线圈电流,可使通电线圈产生的磁场非平衡度增加,其增加强度由电流增加强度所决定。随着内或外线圈电流增加,真空腔内磁场强度分布更均匀。通过调节内、外电线圈电流,控制磁场分布,从而控制其对等离子体密度及能量分布,可使等离子体因磁场的均匀分布而在真空腔内分布均匀化。另外,这种外加的电磁场还会使磁控装置本体磁场增强,因此对磁控溅射产生的等离子体有增强作用。此结果为磁控溅射装置上磁场配置提供重要参考依据。     

电磁流量计工作磁场的计算及测量

本文采用“理想励磁线圈”模型的方法对国产内磁式电磁流量计的工作磁场空间分布进行了计算,其结果与实际测量数据很一致。     

两类鞍形线圈产生磁场均匀性效能的研究

以毕奥-萨伐尔定律在笛卡尔直角坐标下对两种鞍形匀场线圈进行数学建模,通过对两种轴对称线圈单组的数值分析得出线圈系统在径向磁场分布的一般特征,在理论计算获得线圈最佳结构下利用Matlab优化结构参数。对比了这两类鞍形线圈在轴上和空间立方体的磁场均匀区大小及与中心磁场的相对偏差。并给出了这两种线圈磁场相对偏差ε≤1%的有效匀场空间区域,为主动屏蔽系统的线圈类型选择提供了参考依据。     

脉冲磁场作用于钢液熔体的电磁场数值模拟

为了解脉冲磁场的电磁力特性,利用ANSYS软件,脉冲电源波形采用梯形波,对脉冲磁场作用下钢液的电磁场进行了模拟,得到了电磁力周期变化规律,脉冲频率和脉冲波型对脉冲电磁力的影响规律.结果表明:脉冲磁场作用下,电磁力瞬时发生变向,往复振荡熔体;在研究的脉冲放电频率范围内,脉冲放电频率的改变对电磁场、力场的分布影响不大;对于采用的梯形脉冲波形,电磁力随着脉冲上升沿和下降沿宽度的减小而显著增大,而当脉冲宽度增大时,脉冲电磁力呈现减小的趋势.     

基于Maxwell 3D的汽车空调压缩机电磁离合器电磁力仿真研究

以SEBX15汽车空调压缩机为设计原型,应用Ansoft Maxwell对基于三维静磁场的汽车空调压缩机电磁离合器的电磁力进行仿真计算,旨在研究线圈安匝数、气隙、吸盘隔磁槽槽宽、间距和内圈半径等几个因素对电磁离合器所产生的电磁力的影响,为汽车空调压缩机电磁离合器的设计和选配工作提供理论依据。     

大行程磁液变形镜的线性响应特性分析

波前校正器的行程是影响其校正能力的关键因素,现有固态变形镜的变形行程较小,还不能完全满足自适应光学系统对光波畸变的校正能力要求。针对该问题,本文提出并设计一种大行程磁液变形镜系统,通过Maxwell 线圈和微小电磁驱动线圈产生的磁场来控制磁液变形镜的镜面变形,可提供高达100μm 以上的变形行程。本文首先建立了磁液变形镜线性解析模型,然后采用多物理场有限元仿真软件COMSOL对通电Maxwell线圈和微线圈产生的磁场进行仿真分析,并结合 MATLAB 数值仿真软件,对大行程磁液变形镜的响应特性进行仿真分析,最后基于制作的磁液变形镜原型样机对仿真结果进行实验验证,结果验证了镜面线性解析模型的正确性,在Maxwell线圈产生的均匀磁场中,向微电磁线圈输入微小电流即可产生100μm以上的大行程镜面变形。