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。     

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。     

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．     

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.     

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CO_2焊接电弧及焊缝成形的影响

为了促进CO_2焊接的发展,降低焊接飞溅率与改善焊缝成形显得至关重要.在具有不同磁场强度与磁场频率的外加纵向磁场作用下,通过高速摄像技术观测了焊接电弧形态,同时测量了焊缝熔宽和熔深的变化.结果表明,当励磁电流为1 A、励磁频率为50 Hz时,焊接电弧由最初的锥形变为钟罩形,并按一定方向旋转,焊接电弧的刚性和稳定性得到了增强,因而焊接效果较好.随着磁场参数的增加,焊缝的熔宽与熔深先增加后减小.因此,通过采用一定范围内的磁场参数,可以达到有效改善焊缝成形并降低焊接飞溅的效果.     

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.     

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。     

磁场天线磁致伸缩噪声的仿真实验

拖曳天线的本地噪声决定了其接收深度及接收性能。建立了磁场天线的纵向振动模型，利用模态分析理论求得了纵向切变力作用下磁场天线的纵向振动响应，理论分析了纵向振动感应的磁致伸缩噪声产生机理，给出了磁致伸缩噪声计算公式，通过MATLAB得到了仿真结果。给出了水下接收天线电磁噪声的准确估计公式，对水下通信质量具有极大的促进作用。     

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.     

真空断路器相间磁场影响分析

基于真空断路器的结构，采用有限元方法建立了三相真空断路器的磁场数学模型．通过对真空断路器在分断过程中三相电流在整个变量周期内的数值模拟，得到了三相电流在不同相位角时对相间磁场的影响．为了降低相间磁场的相互影响，在三相灭弧室间以铁磁材料作为屏蔽，分析了在不同长度和厚度的铁磁材料下，最大磁感应强度值产生的变化，为真空断路器向大电流、小型化发展提供了理论依据．     

等离子弧加工的热过程分析与温度计算

为实现对等离子弧加工工艺过程的有效控制，从等离子弧的物理性质入手，在理论上分析了等离子弧作为圆形高斯分布热源的加工热过程，从而对等离子弧加工的工艺参数范围进行理论计算，并通过试验进行验证，为加工工艺过程提供了量化依据。     

串补线路潜供电流和恢复电压的仿真分析

晶闸管控制串联电容补偿器(TCSC)是FACTS家族中的第一代可控串联补偿装置,它对电力系统性能的改善有着明显的优越性,但是加入串补装置后,在改善优化系统性能的同时,也给系统带来一些不利影响,使系统线路的潜供电流和恢复电压增大进而影响线路重合闸的成功率。本文阐述了TCSC的基本结构及工作原理,详细分析了加入串补装置对系统的潜供电流和恢复电压的影响,并对其进行归纳总结,得出结论。最后用MATALB中的S imu link仿真软件搭建含TCSC元件的系统模型进行仿真,对仿真得出的潜供电流和恢复电压波形等进行比较,验证了分析所得出的结论。     

低压引弧性能的研究

针对弧焊电源存在的高频引弧的干扰和接触引弧的电极损耗问题，提出一种新型的引弧方法－低压引弧，并对低压引弧电路及其原理进行分析，实验结果表明，该种方法引弧性能良好，提高了弧焊电源的可靠性。     

磁悬浮旋翼驱动磁场对支承磁场的影响

通过理论分析以及有限元仿真分析，研究磁悬浮旋翼盘式电机的驱动磁场、磁悬浮系统的支承磁场以及二者之间的相互影响，得到影响的主要因素L₀。提出当关键临界尺寸L₀=11.87 mm时，驱动磁场对支承磁场的影响处于临界状态使其不失稳。通过等效试验对临界尺寸进行了试验验证。根据临界尺寸L₀提出磁悬浮旋翼的设计准则，和一套可行的磁悬浮旋翼设计方案。     

磁悬浮旋翼驱动磁场对支承磁场的影响

通过理论分析以及有限元仿真分析,研究磁悬浮旋翼盘式电机的驱动磁场、磁悬浮系统的支承磁场以及二者之间的相互影响,得到影响的主要因素L₀。提出当关键临界尺寸L₀=11.87 mm时,驱动磁场对支承磁场的影响处于临界状态使其不失稳。通过等效试验对临界尺寸进行了试验验证。根据临界尺寸L₀提出磁悬浮旋翼的设计准则,和一套可行的磁悬浮旋翼设计方案。