高温超导-永磁混合悬浮车基本系统的理论模型与实验

具有磁通钉扎特性的高温超导磁悬浮是自然界唯一一种悬浮导向一体化自稳定悬浮系统,但其载重能力相对较弱;永磁体斥力式的永磁悬浮具有结构简单、载重能力强的优点,但在横向上不稳定.针对两种磁悬浮技术特征,基于现有的高温超导磁悬浮环形实验线"Super-Maglev",本研究以实现高温超导磁悬浮实验车大载重为目标,提出了一种新型的高温超导-永磁混合悬浮车系统概念及理论设计方法.首先,通过分别对永磁悬浮模块和超导导向模块建立在同一磁轨条件下的电磁模型,仿真对比分析两模块的磁力特性发现,两模块在垂向上的悬浮工作区间差异明显,在横向上具有相反的横向刚度.其次,结合恩肖定理,预测了混合悬浮系统在横向稳定条件下的最大载重能力及稳定工作区间.最后,基于仿真结论和现有的高温超导磁悬浮实验车,设计选用具有垂向解耦横向刚接功能的垂向直线轴承连接两悬浮装置,始终保持两模块在垂向上独立运动及横向上刚性连接,实现车载永磁载重与超导导向的功能匹配互补,搭建了高温超导-永磁混合悬浮原理实验样车,可载一人安全运行.进一步的准静态力学及动态振动实验共同验证了混合悬浮原理实验车具有成本低、结构简单、无源自稳定等优点,在载重能力提升上有一定的优势.该工作为超导磁浮轨道交通应用提供了新的技术途径.     

感应电悬浮的稳定平衡研究

在同样的结构尺寸情况下,要得到与磁悬浮一样大小的作用力,电悬浮需要非常大的电场梯度,这个值往往达到甚至超过空气的击穿强度.因此,在宏观机械中一般很少看到电悬浮的应用.随着微机械技术的发展,构件尺寸减小,电悬浮便有了潜在的应用价值,并被认为可用来克服微机械运动部件的摩擦和磨损.近年来国内外均有人相继对它开展研究.在各种悬浮机制中,感应悬浮结构简单,不必具备位置反馈控制器,仅仅通过电路设计,调     

会飞的火车——磁悬浮列车

前不久,我国第一辆载人磁悬浮列车在国防科技大学研制成功,标志着我国磁悬浮技术跨入了国际先进行列,也使我国又多了一种新型交通工具。磁悬浮列车,又称电磁列车,即这种列车可以悬浮在一个看不见的磁垫上,沿着铁路高速前进,所以有人称其为"会飞的火车"。磁悬浮列车是利用电磁铁同性相斥、异性相吸的原理使列车悬浮起来,再用电动机推动前进。目前,磁悬浮列车用的轨道有两种形式,一为"T"形,一为"U"形。     

21世纪的理想交通工具：磁悬浮列车

磁悬浮铁路具有高速、安全、平稳、无震动、不污染环境、节省能源等诸多性能,将展现出无比的优越性。据有关测试表明,磁悬浮列车以时速500千米的速度运送一名旅客所消耗的功率仅为飞机的60％。 列车是怎样悬浮起来的 磁悬浮列车是利用常导或超导电磁铁,与感应磁场之间产生相互吸引或排斥力,而使列车悬浮在轨面上,然后再运用线性电动机的原理产     

荷兰设计师师研制磁悬浮床不用支撑飘在卧室

荷兰设计师亚尼亚普·鲁伊森纳尔斯历时6年,通过电力制造磁场,制造出世界上首张能悬浮在半空中的磁悬浮床。这张约3米长、1．2米宽的悬浮床可随意升降与旋转,最高负载为900千克。飘浮高度为40厘米,售价高达153万美元。     

MAS制磁悬浮列车的导向装置

磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力与排斥力的高科技交通工具。由于它在运行中悬浮于轨道之上,整个过程是在无接触、无摩擦的状态下实现高速行驶,因而具有“地面飞行器”、超低空飞机”的美誉。目前,世界上磁悬浮技术比较成熟的有EMS制和EDS制两种,但都处于示范试用阶段。MAS制磁     

"缩小"地球的"列车"

行星列车 美国麻省理工学院目前研制中的"行星列车",又叫地下真空磁悬浮超音速列车,它的设计时速是2.25万km,这是个什么概念呢?如果用它来横穿美国大陆只需要21 min,而喷气式飞机则要5 h.这种列车的轨道很特殊,要求在地下几十米处挖隧道,铺设2～4根直径为12 m的管道,将管道抽成真空状态后,用超导方式行驶悬浮列车.因为列车只能走直线,否则便会产生难以想象的巨大离心力.     

通向未来的轨道

廉价简单的永磁铁使我们拥有了真正经济实用的磁悬浮火车技术,这可能将铁路事业引向一个崭新的时代。 最近,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员狄克·波斯特和雷·史密斯首次向外界展示了他们的最新研究成果——磁感导轨(Inductrack)火车模型。这是第一次采用永磁铁来悬浮火车。他们介绍说,使火车悬离导轨的过渡速度只     

21世纪的“行星列车”

目前,美国正在研制的地下交通工具是由麻省理工学院研制的"行星列车"——地下真空磁悬浮超音速列车。这种神奇的"行星列车"设计最高时速为2.25万公里,是音速的20多倍。它横穿美国大陆只需21分钟,而喷气式飞机则需5小时。这项计划要求首先在地下挖出隧道,铺设2—4根直径为12米的管道。然后抽出管道中的空气,使其接近真空状态,最后再用超导方式行驶磁悬浮列车。这项工程的费用主要将用干开挖隧道,代价虽很昂贵,但一     

头皮屑也会影响全球气候

你知道吗?空气中充满了浮质(气体中的悬浮微粒),在风的带动下,它们互相碰撞并飘向全球。这些浮质大部分由一般的矿物质微尘构成,但是还有至少25%看来是头皮屑、花粉、孢子及其他生物性浮质。科学家最近从格陵兰、亚马孙河流域、德国、西伯利亚和海洋提取高空的空气样本并检测其构成,结果发     

靠光飞行的微型飞行器

正大气中间层的空气非常稀薄,因此军用机和普通客机通常都只能在平流层中飞行。最近,科学家用光照射一种6毫米宽的聚酯薄膜圆盘(其下表面涂有碳纳米管),成功让圆盘悬浮在模拟中间层的加压环境中。碳纳米管是这种微型飞行器实现悬浮的关键。在吸收光后,圆盘下表面的黑色的碳纳米管温度升高,而圆盘上表面的聚酯薄膜则能够保温。碳纳米管因其特殊结构,能捕捉和加热气体分子。     

秋冬雾大

深秋初冬,正是雾踏着夜色悄悄降临的季节。凡是因大气中悬浮的水汽凝结物使地面上的能见距离小于1千米的天气现象就叫雾。 雾里看“花” 雾的形成需要两个条件:温度和湿度。湿度表示空气中水分子的多少,空气潮湿意味着空气中有很多水分子。温度表征分子运动的速度,当空气冷却时,空气中所有分子的运动速度都会降低。在空气潮湿、温度较低的情况下,空气中的大     

快速发展的生物气溶胶学科

正生物气溶胶是指悬浮于空气中的细菌、病毒、真菌及化学毒素等,主要来源于地面植被、海洋、人类活动以及动物等的排放.生物气溶胶的呼吸暴露有可能导致各种呼吸系统疾病包括传染性非典型肺炎(SARS)、H1N1、哮喘、过敏等.例如,1918年爆发的H1N1流感使得全球5000万人死亡,100年后它所导致的下呼吸道感染仍然是人类第四大杀手.据世界卫生组织统计,每年近300万人因此丧生,而对低龄儿童来说更是首     

单轴式静电悬浮无容器处理研究

“无容器”是空间环境的主要特征之一, 它避免了材料与容器壁的接触从而消除了固态有形界面, 是空间材料科学研究中重要的环境条件. 悬浮技术是地面条件下获得无容器状态的主要物理方法. 静电悬浮是利用带电样品在静电场中所受的库仑力来抵消其重力从而实现悬浮无容器状态, 具有多方面的优点: 适用于在表面能够保留静电荷的各种金属和非金属材料; 加热和悬浮独立控制, 悬浮稳定性不受温度影响, 可以在宽广的温度范围内开展研究; 悬浮样品内部扰动极小, 有利于进行液态合金的深过冷和快速凝固研究; 悬浮可在真空环境中进行, 避免了介质的影响. 因此, 静电悬浮是开展材料无容器处理研究的重要途径. .....     

科技前沿

<正>日本科学家利用超声波使物体悬浮空中日本东京大学研究出一项超酷的物体悬浮演示:细小的水珠浮在空中,然后以完美的形状环绕滑行;一根铁螺丝在空中旋转;塑料片、火柴头等都克服了地球引力……这一切,都要归功于精确的超声波应用。这其实并不是一个全新的概念。数十年来,科学家一直在试验声波悬浮技术,即利用声波使物体悬浮在半空中。这一演示的创新之处在于,它使物体能够在三维空间里移动。对于超声波的应用已经有很多,例如有人将其应用在风挡雨刷上,利用超声波振荡帮助汽车抵挡雨滴。或许在未来,空中滑板和飞毯也将     

大雷诺数平稳湍流中悬浮颗粒的运动

湍流中悬浮颗粒运动规律的研究,对于激光测速、空气污染、云雨形成及泥砂沉积等问题,具有重要的实际意义。湍流脉动对悬浮颗粒的带动程度是其中的关键问题。湍流脉动的激光测量技术,迫切要求获得“完全带动”的统计判据,因为只有在“完全带动”的条件下,才有可能用激光技术测量湍流脉动速度。所谓“带动程度”问题,就是由已知的湍流脉动速度,求出悬浮颗粒的运动速度。文献[2]     

过敏之源

<正>“防卫过度”惹的祸我们每天都会和各种物质打交道,例如悬浮在空气中的小颗粒、接触到的动植物,或者常吃的食物。正常情况下,外来物质进入人体后大都面临两种命运：如果被识别为有用或无害物质,就能与人体和谐相处,最终被吸收、利用或自然排出;倘若被识别为有害物质,人体的免疫系统会立即作出反应,将其驱除或消灭。通过有效的免疫应答,人体得以维护内环境的稳定。     

自然能悬浮列车

只利用太阳能和风力等自然能源时速就能达到500千米的一种未来超高速列车“悬浮列车”,其研究开发已经取得实质性进展。在以日本东北大学流体力学研究所为中心进行的实验中,模型车成功地悬浮行驶了1分钟左右。 这种自然能悬浮列车由3节车厢组成,全长85米,定员为335人,12米宽的车身恰好适合新干线复线的高架线路,用普通马达带动螺     

天空为什么是蓝色的

“天空为什么是蓝色的？”《十万个为什么》中给出标准答案是：“空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质，当太阳光通过空气时，波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方．使天空呈现出蔚蓝色。”     

火箭推进剂的化学问题

近年来,发展极其迅速的宇宙航行事业同时活跃了各个有关的科学领域。其中,推进剂的化学就是重要的一项。为喷气推进系统提供能源的主要方式有化学反应和核反应,而当前实际应用的仅有化学反应一种。参加这些反应的全部组分统称为推进剂。一般的空气喷射发动机(如涡轮喷气发动机、冲压式发动机等)利用空气中的氧作为氧化剂,它们只需携带一定的燃料作为推进系统的能源。对于火箭发动机来说,除燃料外,还必须携带足够的氧化剂来完成提供能源的全部化学过程。这样,推进