非磁性矿粒在磁流体中的磁浮力研究

非均匀磁场中磁流体对浸没其中的非磁性矿粒产生磁浮力.从磁浮效应、磁流体力学和电磁学等理论基础出发,构建起非磁性矿粒在磁流体中的受力模型.逐步引导出磁浮力的力学框架,在磁场梯度相反于重力方向时,非磁性矿粒将受到垂直向上的磁浮力作用.探究了影响磁浮力作用效果的重要因素.     

悬梁式磁流体惯性传感建模及输出可控性分析

提出在传统悬臂梁传感器结构中引入纳米功能材料磁流体,基于磁流体的磁粘可控特性,实现悬臂梁传感器的输出可控性.重点为建立其传感数学模型并进行运动分析,求得动态函数表达式,借助仿真数值方法得到传感模型中的幅值比与阻尼比、频率比的关系曲线,并对传感器可控性进行分析.结果表明,通过改变磁流体的粘度可实现传感器的输出可控性,最终实现宽量程传感测量,研究得出采用二脂基磁流体,选取激励电流为1.2A时磁流体传感量程可放大超过10倍.     

基于纳米磁流体材料的传感应用

 磁流体是具有磁性和流动性的新型功能材料, 以其独特的性能在传感器领域具有巨大的应用潜力。本文综述了利用磁流体的多种特殊性质实现体积、流速、角度、温度、电流和磁场等物理量传感的研究进展, 并分析各类磁流体传感器的工作原理。基于几何光学理论, 推导和模拟了两套利用磁流体可调谐折射率的磁场传感系统。     

磁流体显示器件光学性能的激光散斑表征

提出了一种利用激光散斑表征磁流体显示器件光学性能的方法。阐述了磁流体显示器件的工作机理及显示过程中磁微粒的运动过程,将其运动模型简化为简单的几何模型,利用散斑相关方法测量了磁微粒的堆积过程;同时,利用散斑图平均对比度方法研究了磁流体薄膜表面形貌的变化过程。实验结果表明:激光散斑方法是一种表征磁流体显示器件光学性能的有效手段。     

磁性液体二阶浮力的理论与实验研究

基于永磁体在磁性液体中受到的二阶浮力的仿真与计算问题,建立了重力场和磁场共同作用下的磁性液体平衡微分方程,推导了二阶浮力的计算公式,提出了一种高精度的二阶浮力的计算方法;将圆柱永磁体等效为同形状的无限薄电流线圈,计算了圆柱永磁体产生的磁场,并根据磁场计算得到二阶浮力;用实验测量了二阶浮力的大小,计算结果和实验结果具有很好的一致性.计算和实验结果表明:不断减小永磁体距离容器壁的距离,二阶浮力不断增大,且距离越小增大得越快.     

磁流体热疗中超顺磁性磁流体耗散功率

用于磁流体热疗的磁流体多为超顺磁性,热涨落磁后效效应是其在交变磁场下产热的主要原因.文章以磁后效相关公式为基础,利用Shiliomis模型,对Fe3O4磁流体耗散功率进行计算.理论分析结果表明:超顺磁性磁流体具有很高的产热效率,适合用于磁流体热疗;磁场的频率和强度与铁氧体微粒粒径对产热功率影响很大.     

基于磁流体磁光效应的GRIN透镜型电流传感器的研究

提出了一种新型的基于磁流体磁光效应的GRIN透镜型电流传感器的结构设计和工作原理．当磁流体在电流激起的磁场作用下,光透过率将随着磁场强度变化而变化．四种传感器的结构设计都采用磁流体作为传感媒介,光纤作为信号传输通道,有效地实现了高压子系统和低压子系统的绝缘,并且具有体积小,重量轻,寿命长,易于安装等特点．同时可通过改变磁流体的浓度和基液,来达到实际应用所需要的传感灵敏度和响应时间。     

考虑磁滞的铁稼磁致伸缩位移传感器输出电压模型及结构设计

基于Jiles-Atherton模型、魏德曼效应和压磁效应建立了考虑磁滞影响下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算结果与实验结果基本吻合,表明所建立的输出电压模型的正确性.对传统Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的结构进行了改进,消除了由磁致伸缩材料的磁滞效应带来的位移迟滞,降低了剩磁和驱动脉冲电流对输出电压的影响,使电压信号的信噪比由14.7 dB提高至27.6 dB.制作了Fe-Ga磁致伸缩位移传感器样机,通过实验验证了新结构能改善传感器的线性度、重复性、迟滞性和精度.基于新的传感器结构,此研究可为磁致伸缩位移传感器的优化、生产提供理论依据和实验基础.     

Fe304磁流体对铀（VI）的吸附研究

为降低铀对环境的影响,研究纳米磁流体对铀（VI）的吸附行为．用沉淀法制备了磁粒径10～20nm的Fe2O2磁流体,考察了该磁磁流体对铀（VI）吸附的各种影响因素,结果表明：在纳米磁流体浓度为2．5∥L、温度35~C、pH=3、吸附时间t=30min的条件下,对3×1014mol／L铀的吸附萃取率可达到84．15％．该吸附过程符合假设的二级动力学模型．     

Fe3O4磁流体对铀（VI）的吸附研究

为降低铀对环境的影响,研究纳米磁流体对铀(VI)的吸附行为.用沉淀法制备了磁粒径10~20nm的Fe3O4磁流体,考察了该磁磁流体对铀(VI)吸附的各种影响因素,结果表明:在纳米磁流体浓度为2.5g/L、温度35℃、pH=3、吸附时间t=30min的条件下,对3×10-4mol/L铀的吸附萃取率可达到84.15%.该吸附过程符合假设的二级动力学模型.     

永磁体在磁流体中自悬浮能力的数值计算

永磁体能否在磁流体中自悬浮,是实现磁流体惯性传感器的关键。通过标量磁势法计算封闭容器里永磁体在磁流体中产生的磁场以及对磁场分布进行数值计算,借助边界积分求得永磁体在磁流体中的受力大小,分析永磁体在磁流体中的悬浮能力。结果表明,在没有外磁场作用情况下,合理选择磁流体、永磁体及容器参数,可以实现永磁体在磁流体中自悬浮。     

大直径磁性液体密封新结构的优化设计

磁性液体密封应用于大轴径的工况下时，环形永磁体作为磁性液体密封的磁源结构，存在因直径过大导致充磁不均匀进而引发的密封耐压能力降低的问题。为解决这一问题，设计了一种轴上永磁体的磁性液体密封结构，该结构的环形永磁体设计在轴上，与传统的磁性液体密封相比减小了环形永磁体的直径，同时减小了结构总体的轴向尺寸，使其具有结构紧凑的特点。通过有限元仿真对环形永磁体的几何参数进行优化，同时对比了新结构在极靴上开极齿和在环形永磁体上开极齿两种方式耐压能力的区别。通过模拟分析得到所设计密封结构磁通密度在极齿上的分布以及大小，并计算出理论耐压能力，证明了所设计密封结构的合理性。     

大直径磁性液体密封新结构的优化设计

磁性液体密封应用于大轴径的工况下时，环形永磁体作为磁性液体密封的磁源结构，存在因直径过大导致充磁不均匀进而引发的密封耐压能力降低的问题。为解决这一问题，设计了一种轴上永磁体的磁性液体密封结构，该结构的环形永磁体设计在轴上，与传统的磁性液体密封相比减小了环形永磁体的直径，同时减小了结构总体的轴向尺寸，使其具有结构紧凑的特点。通过有限元仿真对环形永磁体的几何参数进行优化，同时对比了新结构在极靴上开极齿和在环形永磁体上开极齿两种方式耐压能力的区别。通过模拟分析得到所设计密封结构磁通密度在极齿上的分布以及大小，并计算出理论耐压能力，证明了所设计密封结构的合理性。     

应用有限元法计算磁流体密封间隙磁场

本文应用有限元法对磁流体密封的非线性轴对称磁场进行了分析计算,讨论了密封间隙大小、永磁体性能对密封的最大承压能力△P_(mxa)的影响.计算结果表明,△P_(max)随密封间隙增大而迅速下降,随永磁体性能提高而上升,而且在间隙较小时,永磁体性能对△P_(max)的影响更大.     

磁流体中永磁悬浮磁场解析模型试验验证(英文)

永磁体在磁流体中能够自悬浮,准确获取悬浮位置信息是验证理论模型、调节各种影响磁场力的参数以实现悬浮位置可控的关键.磁场分布具有唯一性原理,通过磁场分布模型计算推导,可以得出永磁体悬浮位置模型HZ.该模型与永磁体位移r具有唯一对应关系.利用这种对应关系即可对磁流体中的永磁体进行定位.采用霍尔检测方法逐点测量磁场与永磁体位置之间关系,验证解析模型.结果表明试验与理论曲线匹配度好.在试验中测量得到悬浮位置为43.13±0.05 mm,与根据模型计算结果43.34 mm非常吻合,证明永磁体悬浮位置模型应用于悬浮高度预测中是正确有效的.     

磁性复合流体的深孔抛光工艺试验研究

针对深孔零件光整加工技术的难题,提出了基于针式抛光头的磁性复合流体(MCF)深孔抛光的加工方法.首先利用COMSOL Multiphysics有限元软件建立不同的永磁铁磁场组合模型,根据仿真结果设计磁场分布均匀且强度较强的针式抛光头;再建立MCF深孔抛光的磁流场耦合模型,分析MCF的流动特性;以黄铜H62的深孔零件为加...     

核磁共振全直径岩心分析仪磁体的研制

采用核磁共振进行石油岩心分析，可以从一块岩样中得到孔隙度(总孔隙度、有效孔隙度、粘土束缚水孔隙度等)、自由流体指数(可动流体百分数)、孔径分布以及渗透率等多种参数，具有无损检测、一机多参数、一样多参数的显优点．我国油田以陆相沉积油田为主，其主要特点是储层存在严重的非均质性，所以采用核磁共振全直径岩心分析非常有必要性，和核磁共振标准岩心分析同样重要，磁体是核磁共振岩心分析仪的核心部件，这种磁体相对体积较小，有效气隙大，重量轻．在设计磁体时，首先要根据经验初步确定磁体类型和结构尺寸，然后再用有限元方法进行计算，得出准确的尺寸，装配完的磁体通过无源匀场使磁体的均匀度达到要求，磁场的均匀度和FID(free induction decay)信号衰减程度密切相关，FID衰减的越快，说明磁体均匀度越差，磁体经调试完毕后，使用煤油和四氯化碳模拟孔隙介质组成的标准样做FID测试，通过磁体的测试，可知磁体的均匀度、磁场场强的温度稳定性、磁体的总体稳定性良好，完全可以给核磁共振全直径岩心分析仪营造一个合适的匀场环境。     

用分子电流观点推导磁库仑定律

在已知磁铁之分子电流生于铁外的磁场强度 ,恰好就是它的等效磁荷生于铁外的磁场的基础上 ,证明细长永久磁铁的分子电流所受外磁场的总合力 ,也恰好等于它的等效磁荷所受外磁场作用力 ,推出等效“点磁荷”的库仑定律 ,并揭示了磁极间相互作用的实质     

Dynamic self-assembly of magnetized, millimetre-sized objects rotating at a liquid-air interface

Spontaneous pattern formation by self-assembly is of long-standing and continuing interest not only for its aesthetic appeal, but also for its fundamental and technological relevance. So far, the study of self-organization processes has mainly focused on static structures, but dynamic systems--those that develop order only when dissipating energy--are of particular interest for studying complex behaviour. Here we describe the formation of dynamic patterns of millimetre-sized magnetic disks at a liquid-air interface, subject to a magnetic field produced by a rotating permanent magnet. The disks spin around their axes with angular frequency equal to that of the magnet, and are attracted towards its axis of rotation while repelling each other. This repulsive hydrodynamic interaction is due to fluid motion associated with spinning; the interplay between attractive and repulsive interactions leads to the formation of patterns exhibiting various types of ordering, some of which are entirely new. This versatile system should lead to a better understanding of dynamic self-assembly, while providing a test-bed for stability theories of interacting point vortices and vortex patches.     

汽车永磁无级缓速器的设计与仿真分析

汽车永磁无级缓速器有利于实现各种路况下的最佳缓速制动.笔者研究了永磁缓速的工作原理,提出了一种新型轴向移动式的无级调速设计方案,通过理论分析计算确定了设计参数,并采用Matlab中的fmicon函数模块进行二阶非线性结构优化得出关键结构的最优解.利用ANSOFT软件建立了三维电磁场有限元仿真模型,对永磁缓速器进行磁场和制动力矩的静态和瞬态分析,分析磁场的分布特点和影响因素,对转子总成与定子鼓之间不同轴向位置的制动力矩分析表明,该缓速器能够实现良好的线性控制和稳定的制动力矩输出,能够满足无级缓速制动的需要.