行波磁场对板坯连铸结晶器内钢水流态的影响

针对板坯连铸过程中, 结晶器内钢水在行波磁场(电磁搅拌)作用下的流动行为, 采用水银作为模拟工质进行模型实验, 并结合基于流场雷诺应力模型的数值模拟, 分析钢水的流动规律及其对连铸工艺的影响. 研究结果显示, 施加行波磁场(电磁搅拌)时, 结晶器内钢水注流的对称性发生了改变, 进流被电磁力推向一侧, 在结晶器内形成全区域的水平环流, 破坏了通常钢水注流所呈现的规律性上下环流; 在结晶器上部近液面区域内, 水口两侧的环流分别被压缩到靠近水口或窄面的位置, 从而使结晶器内流场趋于紊乱的三维流态; 同时, 液面波动幅度增大, 在钢水注流与电磁力反向的一侧, 液面波动更加剧烈.     

电渣重熔过程渣池流场的数学模拟

建立了电渣重熔体系下三维准稳态的数学模型,利用ANSYS商业软件对电渣重熔体系渣池流场进行了模拟计算,考虑了电磁力和由结晶器壁冷却引起的浮力共同作用的因素.计算结果表明,当电磁力占据主导地位时产生逆时针环流;当浮力占据主导地位时产生顺时针环流.对于本工况下,渣池的计算流速范围为0～0.12m/s,最大值位于渣池内体系对称轴中部,计算的流场速度分布特征结果与物理模拟结果相符.并以此为基础,对一些假想工况下的情况作了模拟,考察了重熔电流、填充比和电极端部形状对重熔体系内渣池流场的影响.     

考虑饱和的开关磁阻电机径向电磁力解析建模

为了对开关磁阻电机径向电磁力进行快速计算和分析,提出了一种开关磁阻电机电磁力的解析计算模型.该模型考虑了饱和的影响,且能够反映电磁力的分布特征.基于磁通管法推导了磁动势和等效磁导,通过磁势乘磁导建立气隙磁场模型;分析了饱和对气隙磁场的影响,并引入修正系数对模型进行修正;基于麦克斯韦张量法建立了径向分布电磁力解析计算模型,并通过有限元方法证明了该解析模型的准确性.模型可以反映电磁力与电机结构的关系,适合电机设计和改进,以及振动噪声研究时快速计算电磁力.     

不对称外磁场下XXZ型相互作用的两量子比特系统的纠缠

【目的】研究不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的量子纠缠。【方法】利用数值模拟,得到不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的4个本征态。为了刻画系统的纠缠,计算了各个本征态的concurrence。【结果】外加旋转磁场的极角以及相互作用的各向异性参数都会对4个本征态的纠缠产生影响。当各向异性参数Δ 由0开始增大时,系统的哈密顿量由一种极限下含外场的XX模型经过Δ=1时的海森堡模型逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。【结论】相互作用和外部磁场之间的竞争决定了系统纠缠的演化。通过对系统纠缠的研究,可以对系统在参数的不同区间范围内模型的转化以及本征态的性质有更进一步的认识。
     

不对称外磁场下XXZ型相互作用的两量子比特系统的纠缠

【目的】研究不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的量子纠缠。【方法】利用数值模拟,得到不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的4个本征态。为了刻画系统的纠缠,计算了各个本征态的concurrence。【结果】外加旋转磁场的极角以及相互作用的各向异性参数都会对4个本征态的纠缠产生影响。当各向异性参数Δ由0开始增大时,系统的哈密顿量由一种极限下含外场的XX模型经过Δ=1时的海森堡模型逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。【结论】相互作用和外部磁场之间的竞争决定了系统纠缠的演化。通过对系统纠缠的研究,可以对系统在参数的不同区间范围内模型的转化以及本征态的性质有更进一步的认识。     

电磁力控制圆柱体三维绕流场的脱体涡模拟

利用Maxwell方程组直接数值计算表面包覆电极与磁极圆柱体产生的电磁力分布,将其加入到动量方程中,采用脱体涡模拟(DES)方法,在雷诺数Re=3 900时,对电磁力作用下圆柱体在弱电解质中的绕流场结构及其升阻力特性进行了数值模拟与分析.结果表明,电磁力作用可提高圆柱体边界层内的流体动能,抑制流动分离的产生,减弱圆柱绕流场的三维特性,在电磁力作用参数达到某个临界值后,在圆柱体后方产生射流现象;同时,随着电磁力作用参数的增大,圆柱体压差阻力及其总阻力减小,但摩擦阻力增大,而且电磁力的作用还可以显著减小升力脉动幅值.     

考虑磁场影响的k-ε湍流模型推导及感度分析

针对电磁精炼及电磁连铸过程金属熔液流动现象,确定了磁场作用下导电流体湍流场中脉动电磁力的计算方法·结合Navier Stokes流体运动方程,推导了考虑磁场影响的k ε湍流模型·将修正后的k ε湍流模型应用到流动控制结晶器的流场计算中·结果表明,使用修正的k ε湍流模型计算的湍流动能分布区域缩小,平均流动动量略微变大·使用修正前与修正后的k ε湍流模型计算的速度分布差别较小,但更倾向于抑制湍流的产生·     

铝电解槽熔体中电磁力场的计算机仿真

介绍了电解槽内电流分布、磁场和电磁力的计算模型和计算程序，结合我国自焙阳极上插棒式铝电解槽的实践计算了铝液中的电磁力，给出了电流分布、磁场及电磁力场图，为铝电解槽的设计和炉膛内形的优化提供了参考。     

PMO作用下连铸二冷区电磁场-流场-温度场的数值模拟

建立了在圆坯二冷区脉冲磁致振荡条件下电磁场-流场-温度场耦合数学模型.利用ANSYS有限元软件,研究了在脉冲磁致振荡凝固细晶(pulse magneto oscillation,PMO)作用下铸坯内部磁感应强度、电磁力以及焦耳热的分布,并且通过耦合电磁力与焦耳热得到了相应流场及温度场的变化规律.研究表明,当铸坯中施加脉冲磁致振荡作用时在电磁力的驱动下,铸坯内部靠近线圈位置将形成上下2个回流区,这种形式的流动能够降低铸坯的中心温度,使得铸坯内部的温度场分布更均匀,有助于晶粒细化.     

两种网格在振荡流反应器三维流场计算中的比较

借助商业计算流体力学软件CFX,采用非结构化和结构化两种网格对内设周期圆环挡板的振荡流反应器内的三维流场进行模拟计算,并将两可视化计算流场与实验流场进行比较.结果表明:两者的仿真计算均较好地反映了真实流场的流型,计算液体力学为研究和设计振荡流反应器提供了较好的方法和工具;随振荡雷诺数的增加,两计算流场和实验流场均存在由对称向不对称转化的流动模式的转型.     

行波磁场对RH精炼过程混合特性的影响

建立了RH精炼装置内混合行为的数学模型,考察了不同励磁电流参数下行波磁场对RH精炼装置内混合特性的影响.计算结果表明:混匀时间随电流强度的增大而减小,并且近似成线性关系;混匀时间随电流频率的增加先减小后增大,并且在30Hz时达到极小值;在励磁电流强度为200A,频率为10Hz的条件下,在上升管或下降管施加行波磁场混匀时间可缩短9%～17%;在相同操作条件下,在上升管处施加行波磁场混匀时间小于在下降管施加行波磁场的混匀时间;同时在上升管和下降管施加行波磁场,混匀时间可缩短18%～26%;混匀时间随吹氩量的增大而减小,在吹氩量为1600NL/min时混匀时间达到极小值,吹氩量继续增大时,混匀时间反而增大.     

移动磁场对铝合金E型铸件充型能力的影响

在移动磁场铸造下,移动磁场的大小对铝合金充型能力有显著的影响.试验结果表明:在移动磁场下ZL102铝合金充型能力明显提高.在采用不锈钢为底模,当电压在220~235 V时能产生适宜的磁场,使ZL102铝合金E型铸件充型完整.     

行波磁场驱动的磁力传动系统空间磁场数学模型

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,提出行波磁场驱动的大间隙磁力传动技术,研究磁力传动系统窄间数学模型.首先,分析系统主动磁极(电磁体)磁极状态和从动磁极(永磁体)转动状态之间的关系,确定驱动水磁体转动的电磁体4个磁极状态及切换顺序;其次,基于磁路基本原理,通过磁场分析和建模,以电磁体4个磁极状态之一的NS(N表示其左极、S为右极)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究并建立空间磁场数学模型;最后,以MATLAB为平台对4个磁极状态的空间磁场数学模型进行求解,将求解结果与实验数据进行对比.研究结果表明,电磁体空间磁场数学模型是正确的.     

线性电磁搅拌时金属运动规律的数学模型

依据行波磁场的特点,对自行设计的实验用线性搅拌器磁场力进行了较详细地分析和计算,进而建立了行波磁场作用下液态金属运动规律的二维数学模型,其结果与物理模拟的测试结果吻合较好。     

脉冲磁场测量系统的研制和标定

为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成磁场发生器,磁场探测线圈通过固定在单匝线圈的中心进行标定.试验结果表明,该系统能够有效地测量脉冲磁场,磁场探测线圈的B/U标定系数误差小于3%.     

5千瓦霍尔推力器磁场优化及Particle-In-Cell性能仿真

为了提升兰州空间技术物理研究所研制的一种5 k W霍尔推力器LHT—140的性能,采用ANSOFT软件进行了磁场优化设计,将磁场径向分量的轴向梯度提高了47%,相同励磁激励下放电通道中的磁场强度提高了38%。建立了一个R-Z平面内的二维particle-in-cell(PIC)等离子体模型,对磁场优化后推力器的性能进行了仿真分析,预估其在300~800 V放电电压、10~15 mg/s流率范围内,推力提升了9.6%~22.1%,效率提升了8.7%~19.3%。性能验证试验表明磁场优化后在相同放电电压与流率下,性能提升的测试值高于仿真值。     

靶向振荡磁场发生器的研制

针对药物靶向治疗中难以产生足够磁场强度和梯度的交流脉冲磁场问题,提出了采用双极性脉冲电流产生靶向引导磁场的新思路,研制了一种适用于磁性药物聚焦和控制药物释放的靶向振荡磁场发生器,其主电路拓扑利用负载能量回馈,减少电路损耗,提高电流幅值和电流脉冲陡度,从而提高磁场强度和磁场强度变化率。该装置输出频率0.125~32 Hz,磁感应强度达1.3 T,正弦磁场、单极性和双极性脉冲磁场的磁性微粒聚焦效果和振荡效果的对比实验,证明双极性陡脉冲强磁场更适用于靶向治疗。双极性脉冲强磁场中磁性微粒聚集速度快,聚焦效果好,振荡现象明显。     

钢丝绳断丝缺陷漏磁场模型及其应用

基于静态磁场中的等效磁荷的观点,用等效点磁荷模型推导了钢丝绳断丝缺陷漏磁场数学模型.在平行丝钢丝绳模拟实验的基础上,讨论了影响断丝漏磁场检测信号的影响因素.     

电渣炉夹具感应加热的有限元数值模拟

采用有限元分析法和ANSYS软件,引入复矢量磁位,推导了感应加热有限元模拟的数学模型.讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数的温度依赖性等关键技术问题的处理方法.分析了电渣炉夹具的感应加热过程,得到了夹具的温度分布状况以及温度随时间的变化规律.结果表明:温度的最大值主要集中在夹具的表层,且心部几乎未加热,其数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致.