密绕椭圆截面螺线管轴线上的磁场

应用数值模拟方法,求解密绕椭圆截面螺线管轴线上的磁场,并分析了磁场与长短轴、管内轴线上位置的关系.计算结果表明,其磁场分布与密绕圆截面螺线管电流的磁场分布相差很大,磁场在空间各个方向都有分量,长宽比越小,垂直于轴线方向的磁场分量越大;长宽比较大或距螺线管中心较近处,磁场几乎与密绕圆截面螺线管电流产生的磁场相当,可用密绕圆截面螺线管电流轴线上磁场的简单公式来近似.     

传感器提离值对管道漏磁检测的影响

为了提高油气管道漏磁检测的准确度,需要在确保检测灵敏度的同时,减小磁传感器与被测油气管道表面的距离即提离值的波动的影响。分析了提离值选择的主要原则,并从磁路设计角度,提出了一种通过改进油气管道检测器结构抑制传感器提离值波动影响的方法。通过仿真计算验证了这种方法的效果。结果表明:该方法不仅可以有效地提高检测灵敏度,而且信噪比可以提升30%以上。该方法有助于为优化检测器结构和提高漏磁检测的准确度提供重要的依据。     

层状岩体受压力学特征结构面效应数值分析

煤层底板岩体是沉积岩,具有显著的层状结构特点。为研究层状岩体压缩强度的结构面效应,通过FLAC3D数值软件,结合改进的遍布节理本构模型,建立层状岩体压缩数值模型,分析单轴、三轴压缩情况下的应力应变响应以及强度特征。研究结果表明:层状岩体压缩强度具有显著的结构面倾角效应。随着倾角的增大,层状岩体的压缩强度呈现先减小后增大的趋势。当结构面倾角为40°~80°时,岩体强度整体较低,破裂面主要沿结构面展开。数值试验和理论分析反映的岩体强度随结构面倾角变化规律一致。层状岩体弹性模量沿平行于结构面方向最大,而垂直于结构面方向最小,并随结构面与水平面之间夹角的增加而增大。     

基于LSM303DLH的磁罗经传感器设计

为了把船上常用的机械平衡式磁罗经指示的船首角用数字化的方式在雷达或电子海图等设备上集中显示,采用了最新的意法半导体公司推出的具有三轴磁力计和三轴加速计集成合一的传感器模块LSM303DLH,通过读取内部实时状态的的6个变量数据,从而计算出航船的前俯仰角、侧倾角及与地平面磁北方向的航行角,航行信息通过数据线传送给终端集中处理显示,从而可方便船舶的驾驶与控制,提高安全系数。采用LSM303DLH制作的磁罗经传感器转换精度可达1°内,能满足普通航船的使用需要。     

考虑螺距时有限长超导螺线管电流磁场的分布

应用数值模拟方法 ,分析了疏松型超导螺线管电流轴线外的磁场与螺距、长宽比、管内位置的变化关系 .计算结果表明 ,当螺距较大时 ,其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场 (均匀磁场 )分布相差很大 ,磁场在空间各个方向都有分量 ,螺距越大 ,长宽比越小 ,垂直于轴线方向的磁场分量越大 ;但当螺距较小 ,长宽比较大或距螺线管中心较近处 ,磁场几乎与密绕螺线管电流产生的磁场相当 ,可用密绕螺线管电流轴线上磁场的简单公式来近似     

井下小区域地磁数值的时域变化与波动分析

井下点位地磁数据采集精度直接影响到井下地磁定位准确度.针对井下小区域磁测数据在不同时域期间波动变化,选取美国FVM400磁力仪在井下实验场中,对6个基准点进行了3个太阳日的地磁数值的监测,通过数据预处理及统计分析了不同监测点的时域地磁数值波动规律.研究结果表明:小区域内单点地磁总场和三轴分量波动规律一致,波动变化表现明显.磁测数值稳定时域为00:00—08:00和16:00—24:00,不稳定时域为08:00—16:00.不同点位地磁数值时域波动数值较小,为20~60 n T,且在12:00达到了极值.同一时段测量不同点位在磁总场扰动值相对稳定,在井下地磁匹配定位时可用航迹数据相邻点做差运算来消除大部分时域变化磁数值扰动影响.     

一种改进的空间全方位旋转角度测量方法

针对采用双轴倾角传感器实现空间旋转角度测量的解析方法难以测量全方位旋转角度的问题,提出了一种改进的空间全方位旋转角度测量方法(IODSRA)。该方法在倾角传感器测量轴绕刚体旋转轴旋转的空间模型基础上,增加了一个沿原传感器法向量方向的单轴倾角传感器,以提高角度测量的灵敏度,改进了求解传感器空间位置参数的方法,获得空间位置参数;然后通过多个旋转方程的优化,得出最佳的空间全方位旋转角度。仿真和实验结果均表明,与其他实现空间旋转角度测量方法相比,IODSRA方法可实现在±180°范围内测量,其检测准确度达到0.2°的测量要求。     

密绕椭圆截面螺线管电流的磁场分布

利用叠加原理和数值计算方法,求解密绕椭圆截面螺线管电流的磁场,分析磁场与长短轴之比、螺线管长短的变化关系.计算结果表明,长短轴之比越大,螺线管越短,磁场在垂直于螺线管轴线方向的分量越大,螺线管内匀强磁场的区域越小,但当长短轴比接近于1或螺线管较长时,磁场与密绕圆截面螺线管的磁场相似,螺线管内匀强磁场的区域较大,只在螺线管端口是非均匀磁场.     

煤岩组合体破坏过程RFPA~(2D)数值模拟

为研究不同组合条件下煤岩组合体的力学特性及破坏过程,使用RFPA~(2D)软件,采用位移加载方式,对不同倾角、围压下的煤岩组合体进行数值模拟,研究单轴和三轴条件下不同煤岩组合体的破坏机制,分析了围压、倾角对煤岩组合体强度的影响.研究表明:单轴压缩时煤岩组合体的强度接近煤体的单轴破坏强度.三轴压缩时煤岩组合体的强度随着倾角的增大先缓慢降低后迅速降低.围压越大组合体强度越高,但强度提高值随着围压的增大降低.煤岩组合体的内摩擦角随着倾角的增大减小,内聚力随着倾角的增大均先增大后减小.组合体单轴压缩破裂情况基本相同,破坏基元主要分布于煤体中,三轴压缩时组合体的破裂出现了3种情况.     

镀锌钢绞线断丝的自发漏磁检测试验

为了研究镀锌钢绞线断丝与自发漏磁信号之间的关系,考虑了磁极方向、护套和传感器间距等3个影响因素,设置15根镀锌钢绞线试件,利用万能试验机开展拉伸试验,并通过磁力计测得试件的漏磁信号,得到试件从开始拉伸到断丝的全过程漏磁信号变化,分析了不同因素对漏磁信号的影响.研究结果表明:镀锌钢绞线的拉伸荷载-位移曲线基本上可以分为4个阶段,在各阶段转换处,各漏磁信号分量变化具有明显规律;法向分量和平行钢绞线的切向分量会发生明显的突变,垂直钢绞线的切向分量始终平稳减小.因此,基于自发漏磁的斜拉桥拉索的检测和健康监测中,可以通过处理分析得到漏磁信号分量的变化规律,对拉索受力阶段和断丝情况进行判断.     

测点处倾角对液位连通管式竖向位移测量的影响

结构竖向位移测点处发生竖向变形时将引起测点处倾角的变化,导致既有开放连通管式竖向位移测量结果准确性和系统抗干扰能力的改变。通过理论分析,研究了倾角对开放连通管式竖向位移测量准确度的影响,对比分析了倾角对系统抗干扰能力的影响,推导了最优抗干扰能力时水平段管道内径与管长的关系。结果表明:(1)测点处倾角引起测量准确度下降;(2)考虑测点处管路倾角、液体阻尼的单连通"U"型管内液体振荡形式为二阶非线性微分方程;(3)随着倾角的增加,管内液体振荡周期变长、振幅减小;(4)随着水平段连通管截面积的增大,管内液体振荡周期缩短、振幅增大,振荡时长增加;(5)工程实例表明,在管内径小于最优管内径时的测量结果具有显著的削峰效应。     

油气润滑输送管内流动特性实验研究

通过实验观察法及数值模拟手段研究了油气两相流体在输送管内的流型,并利用差压传感器测量了管内流动压力损失,进一步对试验结果进行了理论分析,总结出油气润滑输送管内压力损失的经验公式。通过对油气流型的研究,发现油气润滑输送管内为波浪—环状流流型,油、气速度变化、对环状流的流动特性有影响。     

埋地管道静载试验水平边界约束影响的数值分析

基于模型试验结果,通过有限元数值模拟软件研究静载作用下模型尺寸对埋地管道力学性能与形变性能的影响.数值分析结果表明:模型箱水平边界在距管壁20D以内变化时,随着模型尺寸逐渐增大,土体极限承载力不断增加,并且相同荷载水平下加载板沉降与管道径向变形比也随之变大,而管周土压力、管周径向和环向应力均随之减小,边界对管道的约束作用逐渐减弱;模型尺寸不同时,管道径向变形比在加载过程中的变化规律差异明显;地表静载作用下,管道以环向受压为主,并且由于管顶产生土拱效应,管周土压力中管侧处最大,管顶处次之,管底处最小;当模型箱外壁水平向扩展超出20D时,管道上方土体承载力、管道受力和形变规律基本一致.表明为减少或消除水平边界效应,模型箱外壁水平向扩展边界选20D为宜.     

煤矿开采影响下浅埋输油管线变形及力学响应特性

针对输油管线穿越采动影响区时的管道变形、选型设计和安全防护等问题，以山东某煤矿3308工作面开采为背景，根据该区域地质条件、管道参数及实测数据，采用数值模拟方法分析了煤矿开采影响下管道的受力变形及区域性特征，研究了管道及土体不同物理力学参数对管道所受应力变化的影响。结果表明:受采动影响的埋地管道变形可分为无变形区段、拉压过渡区段和压缩变形区段，拉压过渡区段存在轴向应力方向变化的拐点；3308工作面开采过程中，管道中点处沉降位移最大，与模拟的管道沿线地表最大下沉值相等，管土间的变形为“管-土协同变形”,管道所受轴向应力由管道两端向中点先增大后减小再增大；不同的管道与土体物理力学参数对管道所受轴向应力的变化有着不同的影响，管线选型时需要综合考虑。研究结果可为采动影响区埋地输油管线的选型设计、施工运营和安全维护提供参考。     

基于MEMS加速度计的波高测量装置

利用加速度计浮标对海洋特定的参数波高进行监测。加速度计浮标运用三轴加速度计、陀螺仪、强磁场计以及电磁罗盘模块作为核心电路,利用惯性导航原理,采用四元素法进行坐标转换,并用低通滤波算法对采集信号进行处理,将滤波后的信号值进行二次积分可获取轴向位移,其中Z向位移用来计算波高,同时运用倾角测量原理计算上跨零点处浮标与水平面倾角,并用电子罗盘进行校正,以此来判断波向的方法。使用该波高测量装置对一系列波浪进行测量,并与电容波高传感器进行对比,实验结果表明:运用加速度计浮标测得竖直方向位移曲线,与电容式波高传感器实测曲线相比一致性较好,针对测量结果进行对比发现频域内分析方法误差更小。因此基于陀螺仪和加速度计的波浪观测装置能够满足波浪实验测量需求。     

一种新型磁刺激场测量用传感器

提出了一种用于磁刺激场测量的新型点磁场测量传感器的理论设计．通过对有解析表达式的刺激磁场实际测量和理论计算比较，传感器对点磁场测量误差小于±５％，可用于磁刺激场分布的准确测量．     

新型脉冲漏磁传感器的仿真设计与实验研究

在对带保温层管道进行检测时,由于保温层的隔离作用使得传统的电磁无损检测方法感生的磁场在传播到管道表面时已衰减的非常微弱,因此,对带保温层管道中腐蚀缺陷的检测是无损检测领域的一个难点.脉冲漏磁方法由于结合了脉冲检测频率丰富以及漏磁检测适于铁磁性管道检测的优势,因而采用脉冲漏磁技术对管道腐蚀缺陷进行了检测.在分析了脉冲漏磁检测原理的基础上,仿真分析了4种不同结构的脉冲漏磁传感器沿管道表面和管壁的磁场分布以及对不同厚度保温层的检测能力,仿真结果表明带聚磁板的模型具有较好的检测能力.最后,采用实验的方法研究了这种模型传感器对腐蚀缺陷深度的定量能力,实验结果表明该传感器可以很好地实现对腐蚀缺陷深度的定量检测.     

铁纳米管壁厚度对磁性的影晌

采用改进的溶胶凝胶还原法,利用阳极氧化铝模板（AAO）制备出了不同管壁厚度的Fe纳米管阵列,利用震动样品磁强计测量了平行和垂直于Fe纳米管阵列的磁滞回线,结果表明易磁化轴平行于纳米管的轴向方向,样品具有明显的磁各向异性．     

平行对极电磁铁磁场分布特性实验与研究

建立了平行对极电磁铁的三维模型,依据电磁效应原理,在齐次狄利克雷和诺依曼边界条件下,使用有限元法模拟仿真,得到了不同电流强度下,电磁铁对极间的三维磁感应强度分布特性,并用实验进行验证。结果表明:对极间磁感应强度在X和Z方向呈"V"型分布,在Y方向呈倒"V"形分布,模拟仿真与实测结果变化趋势基本一致;在同一参数下,测量基准面左右两侧的磁感应强度值是中心区域的2~5倍,电磁铁内侧的磁感应强度值大于外侧,且与基准面距离的平方成反比;磁感应强度均值在水平方向与位移的平方成正比。     

排水管道堵塞时的CFD数值模拟

排水管道堵塞会降低其输水能力,严重时会影响区域排水系统的正常运行。堵塞后排水管道形成压力流,会在地面形成冒溢,本文针对压力流排水管道堵塞问题,用FLUENT软件对管道堵塞进行CFD数值模拟,分析了堵塞管道流态及堵塞程度单因子变量对沿管道长度方向压力和流速的影响。在基准工况下,堵塞位置后上方0~3 m区域流速增加,堵塞位置后下方0~5 m范围内流速降低,且在该区域下方形成水舌,对压力突变存在沿管道流动方向堵塞位置之后5 m范围内,堵塞使其前方位置产生憋压,后方产生失压。瞬间堵塞后,对于堵点较远区域流态及压力并无产生明显影响。堵塞高度、堵塞长度、堵塞位置对管道水流压力的影响顺序为：堵塞高度>堵塞长度>堵塞位置。