单畴YBa2Cu3Oy(123)(YBCO)超导体晶粒取向对磁悬浮力的影响

制备了具有不同晶粒取向的单畴YBa2Cu3Oy(YBCO)大块超导体．在液氮温度下，研究了晶粒取向对YBCO块材磁悬浮力的影响．发现在样品和磁场固定不变的条件下，磁悬浮力的大小与磁场和晶粒方向之间的夹角密切相关．磁场强度H平行于样品c轴时，磁悬浮力的值比H垂直c轴时高出两倍多，因此在实际应用中必须考虑材料的这一各向异性．另外，在分析实验结果的基础上，发现永久磁体与超导体间的磁悬浮力可以很好地用双指数函数描述。     

Y2Ba4CuBiOx掺杂对单畴YBCO块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将纳米Y2Ba4CuBiOx(YBi2411)引入了YBCO超导块材,研究了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材晶体生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,YBi2411在YBCO超导块材中呈现出直径约100 nm～200 nm的纳米点状粒子和直径约100 nm～200nm,长约2μm的纳米棒状粒子.当YBi2411添加量x≤8 wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,样品的磁悬浮力随着YBi2411掺杂量的增加而增大;当x≥8 wt%时,样品均可长成一定的单畴区,但随着YBi2411掺杂量的增加,YBCO超导块材的单畴区域逐渐减小,且随机成核现象越来越严重,同时磁悬浮力逐渐减小;当x=8 wt%时,样品磁悬浮力最大.在此基础上,结合超导材料的微观形貌,分析了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响.     

Bi_2O_3掺杂对TSMTG法单畴YBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将Bi2O3掺杂到YBCO超导块材中,研究了Bi2O3掺杂含量对单畴YBCO超导块材生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,在YBa2Cu3O7-δ(Y123):Y2BaCuO5(Y211)=1:0.4不变的情况下,掺杂的Bi2O3粉体在样品内部均生成了Y2Ba4CuBiOx纳米粒子.当Bi2O3添加量x≤1.5wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,且样品的磁悬浮力随着Bi2O3掺杂量的增加而增大;当x1.5wt%时,YBCO超导块材的单畴区域随着Bi2O3掺杂量的增加而逐渐减小,且随机成核现象严重,磁悬浮力降低;当x=1.5wt%时,样品的磁悬浮力最大.该结果对缩短样品制备的周期及进一步提高超导块材性能具有十分重要的意义.     

Gd_2Ba_4CuNbO_y掺杂对单畴GdBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构方法(TSMTG),制备出了配比为GdBa2Cu3O7-δ(Gd123):Gd2BaCuO5(Gd211):Gd2Ba4CuNbOy(GdNb2411)=1:(0.4-x):x的系列单畴GdBCO超导块材(其中x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.12,0.14,0.16),并研究了不同GdNb2411掺杂量对样品生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明:在该掺杂范围内,均有可能制备出单畴GdBCO超导块材,且样品的表面生长形貌与掺杂量x密切相关.当x≤0.06mol时,样品上表面光滑平整且四径分明,表现出通常的单畴形貌;当x≥0.08mol时,样品的单畴区域不再光滑和平整,表面出现褶皱,且随着掺杂量的增加,单畴区域越来越小.样品的磁悬浮力测试结果表明:随着掺杂量的增加,其磁悬浮力先增大后减小,当x=0.06mol时,样品的磁悬浮力达到最大25N.实验结果对研究纳米粒子的磁通钉扎作用及进一步提高GdBCO超导块材的性能有重要意义.     

聚磁材料及其宽度对单畴GdBCO超导体磁悬浮力的影响

通过对单畴GdBCO超导体和组合磁体在液氮温度、零场冷、轴对称情况下磁悬浮力的测量,研究了组合磁体中间聚磁材料及其宽度对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响.实验结果表明,当组合磁体中间材料为环氧树脂(无聚磁性)时,随着聚磁极宽度从0mm增加到14mm,超导体的最大磁悬浮力先从9.9N增加到12.16N,然后又减小到11.1N,磁悬浮力最大值(12.16N)是在聚磁极宽度为8mm时获得;当组合磁体中间材料为铁(聚磁性)时,随着聚磁极宽度从0mm增加到14mm,超导体的最大磁悬浮力先从9.9N增加到12.4N,然后又减小到11.7N,磁悬浮力最大值(12.4N)是聚磁极宽度为6mm时获得;此外,在聚磁极宽度变化范围内,聚磁材料为铁时的最大磁悬浮力明显大于环氧树脂片(无聚磁性)时的最大磁悬浮力.这些结果说明,只有通过科学合理地设计磁体组合及其聚磁材料和宽度,才能获得较高的磁场强度,有效地提高超导磁悬浮力特性.     

永磁体与超导体之间水平间距对磁悬浮力的影响

研究了长方体永磁体与超导体之间不同水平间距对磁悬浮力的影响,当长方体永磁体与超导体之间处于5个不同水平间距时,永磁体组合和长方体永磁体在竖直方向往返运动一次测量磁悬浮力.结果表明,长方体永磁体与超导体之间水平间距从10mm减小到2mm时,最大磁悬浮力从92.3N减小到10.5N,衰减为原来的11.4%.这与永磁体磁场分布和超导体捕获磁通紧密相关,对磁悬浮应用系统设计提供一些可参考的实验依据.     

Bi2O3氧化物掺杂对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响

采用顶部籽晶熔渗工艺（TSIG）制备出了配比为Bi2O3：Y2BaCu05=x：（1吨）的系列单畴YBCO超导块材（其中x=0．1,0.3,0．5,0．7,0．9,2,单位为wt％）,并且研究了不同比例的氧化物Bi2O3掺杂对样品的生长形貌、磁悬浮力以及其微观结构的影响．实验结果表明了,Bi20,粒子的掺杂在样品中生成Y2Ba4CuBiOx（YBi2411）纳米粒子从而可以有效地提高样品的磁悬浮性能．当Bi203粒子掺杂量x从0．1wt％（质量分数,下同）增加到0．7wt％时,样品的磁悬浮力从7N增加到25N;当其掺杂量从0．7wt％增加到2wt％时,样品的磁悬浮力从25N降低到6N．该实验结果对于我们进一步研究氧化物掺杂对磁通钉扎作用的影响以及提高YBCO超导块材的性能有着重要的影响．     

过量Y2O3的添加对熔融织构YBCO大块性能的影响

研究了不同添加量Y₂O₃对熔融织构YBCO大块超导体的熔化生长温度、显微结构及其超导性能的影响. 结果发现, 随着Y₂O₃添加量的增加, YBCO材料的熔化生长温度降低, 而其固态反应温度并无明显变化. YBCO块材的磁悬浮力随着Y₂O₃添加量的增加, 先增加后减小而出现了一个峰值, 其最佳的添加量约为10(质量百分数)左右. 结合这组样品的初始成分及显微组织, 分析了Y₂O₃的添加对YBCO超导性能的影响, 并制备出了高质量的YBCO超导块材.     

方形永磁体组态形式对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响

研究了方形永磁体组态形式对超导磁悬浮力的影响.当方形永磁体处于10种不同的组态形式时,永磁体和组合磁体在竖直方向往返运动一次测量磁悬浮力.结果表明,组合磁体与超导体间的磁悬浮力在超导体所覆盖有效范围内主要依赖于组合磁体中磁极数量、磁场梯度和组合磁体作用于超导体的有效面积.不同数量的磁极会在超导体中产生个数不同的感应环流,磁极数量决定了感应环流的半径,磁极数越少感应环流半径越大.在组合磁体中小永磁体数量相同的情况下,磁极数最少的组合磁体所产生的磁悬浮力最大,相反,磁极数最多的组合磁体所产生的吸引力最大.     

结霜工况下平行流换热器的换热性能

测试了平行流换热器在结霜工况下的换热性能.研究了换热器的换热面积及表面换热效率随霜层厚度的变化,并采用对数平均温差（LMTD）法对结霜状况下霜层表面的换热系数进行了计算.结果显示,当霜层厚度达到0.4 mm时,换热器的换热面积下降18%左右,表面换热效率下降17.42%～24.78%;而换热系数的降低是换热器性能降低的重要因素,试验中换热器的换热系数均下降50%左右,百叶窗的霜堵是导致换热系数降低的主要原因.     

电磁感应与磁悬浮实验研究

基于对导体在磁场中运动而导致的磁悬浮力、磁牵引力等磁悬浮现象规律性的进一步认识,进行了电磁感应与磁悬浮实验.具体研究了磁悬浮力、磁牵引力与铝盘转速的关系,磁铁与铝盘间纵向距离变化对磁悬浮力、磁牵引力的影响,磁铁与铝盘间横向位置变化对磁悬浮力、磁牵引力的影响.结果表明,磁悬浮力、磁牵引力与铝盘转速满足线性关系;随着磁铁与铝盘间纵向距离的增大,磁悬浮力、磁牵引力减小;随着磁铁与铝盘间横向位置的改变,磁悬浮力、磁牵引力先增大,后减小,存在最大值.     

不同场冷高度对永磁体组合和超导体间电磁作用力的影响

阐述了永磁体与超导体间电磁作用力(悬浮力或吸引力)受永磁体磁场分布和超导体性能等的影响。研究了不同场冷高度对永磁体组合和超导体间电磁作用力的影响,利用永磁体组合和超导体,在77 K温度下测量了二者之间的电磁作用力,场冷高度Zfc分别为60、50、40、30、20、10、5、3、2 mm。结果表明:场冷高度Zfc从60 mm减小到2 mm时最大悬浮力Fmlf从22.3 N减小到7.3 N,最大吸引力Fmaf从0.12 N增加到4.37 N,悬浮力刚度随场冷高度的减小而增大;最大悬浮力在场冷高度60～10 mm缓慢减小,10 mm以下迅速减小;最大吸引力绝对值在场冷高度60～10 mm缓慢增大,10 mm以下迅速增大。     

含夹杂超导体中共线裂纹的相互作用

建立一个含有圆形夹杂和纵向贯穿共线裂纹的YBCO超导平板模型,在外加磁场产生洛伦兹力的作用下,研究含有夹杂的YBCO超导体中两个共线裂纹的相互作用,采用Bean模型描述超导体的电磁行为.通过确定裂纹尖端的应力强度因子(SIFs)并进行相关的磁弹性应力分析.结果表明外磁场大小、粘性磁通量流速v₀夹杂物的大小、裂纹长度、夹杂半径以及夹杂与基体杨氏模量之比对应力强度因子都有影响.     

用新固相源制备单畴GdBCO超导块材的顶部籽晶熔渗生长方法

以Gd2O3+xBaCuO2(其中x=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5)配制固相源代替传统的Gd2BaCuO5(Gd211)固相源,用Y2O3、CuO和BaCuO2配制的液相源代替由GdBa2Cu3O7-y和Ba3Cu5O8配制的传统液相源,采用顶部籽晶熔渗生长方法,制备了系列单畴Gd-Ba-Cu-O(GdBCO)超导块材,并对所得样品的生长形貌、磁悬浮力和微观结构进行了分析和研究。结果表明:当新固相源中BaCuO2相的含量x为1.0~2.5时,均可以制备出良好的单畴GdBCO超导块材;样品的磁悬浮力随着x增大呈现先增大后减小的趋势,其中x=1.8的样品,磁悬浮力达到最大值33N,优于用Gd211固相源制备的同尺寸的GdBCO块材。样品的微观形貌表明,在GdBCO超导体内有大量纳米量级粒子,尺寸为2~450nm。使用该新成分固相源制备超导块材只需制备一种先驱粉,简化了实验步骤,缩短了制备周期,提高了制备效率。     

建筑群不均匀性对拖曳力影响的风洞测压实验

针对建筑群不均匀性缺乏系统的研究方法以及多数处于定性研究的现状,从建筑几何结构的形态学角度出发,采用迎风面积指数、平面面积指数、形状指数和综合非直线系数表达建筑群的不均匀性.风洞实验中采用刚性模型测压的方法进行建筑表面压力的测量,并设计了悬浮实验平台直接测量整个区域所受的拖曳力.实验结果表明,分布在较大平面区域内各建筑的单体拖曳力系数沿风向的变化趋势近似为一条热容模式的衰减曲线;利用有代表性的建筑表面压力测量结果求取的整个区域拖曳力系数和基于拖曳力直接测量的拖曳力系数具有相同的趋势,但普遍大10%~20%;对比可知,地面粗糙度改变对模型表面风压差系数的分布影响不显著,综合非直线系数为1.332 5的工况较1.177 5的工况拖曳力系数减小约17.7%,H型建筑表面风压差系数分布与矩形建筑不同,其对气流的强烈作用造成拖曳力系数约34.6%的增加.     

矩形截面铜包铝导电排的导电性能及断面形状结构的影响

建立了矩形截面包覆材料交流功率损耗的数值计算模型,分析了铜包铝导电扁排断面形状结构对交流功率损耗的影响. 结果表明:当断面积为S=600 mm2时,功率损耗系数随扁排宽厚比b/a的增大而增加;断面积为S=800 mm2和1 000 mm2时,随宽厚比b/a的增加,功率损耗系数先增大后减小;而当断面积为S=1 200 mm2时,随宽厚比b/a的增大,功率损耗系数减小且减小趋势逐渐变缓. 当扁排厚度为a=10 mm,断面积S为800～1 200 mm2时,交流功率损耗随窄边和宽边的铜层厚度比(δh/δw=0.5～3.0)增加而减小;铜层厚度之比对功率损耗的影响随包覆层面积比(SA=15%～45%)的增加而增大. 在单位长度直流电阻和载流量与铜扁排相等时,选择合适的扁排断面形状结构,铜包铝扁排可较为明显地降低功率损耗.     

10 m钇钡铜氧高温超导带材的研究

由于钇钡铜氧超导体(YBCO)在液氮温区(77K)具有非常高的不可逆场,用这种材料制成的带材在高场中具有很强的高载流能力,使得它在电力应用,如传输电缆、电机、储能和磁体等诸多方面具有广阔的应用前景。本文在具有双轴织构的10m级NiW合金基带上动态、连续地制备了具有Y2O3,YSZ,CeO2等多层隔离层的YBCO涂层导体;研究了膜的生长条件及各层膜之间的取向关系等,成功地制备出10m长双轴取向的CeO2/YSZ/Y2O3隔离层,Y2O3,YSZ和CeO2的!扫描半高宽沿长度方向都分布在7°～8.2°范围内,平均值分别为7.69°,7.75°和7.93°,表明整个长带具有均匀一致的立方织构。扫描电子显微镜和俄歇电子探针观测了表面微结构和界面状态,结果显示Y2O3,YSZ和CeO2表面致密连续,无微裂纹;其上生长的YBCO具有C轴和平面内双轴取向,临界转变温度Tc达88K,最大临界电流Ic达40A/cm-width(77K,0T)。     

基于CFD模拟的喷射泵操作参数对泵抽气性能的影响

通过CFD方法讨论了不同操作参数对喷射泵内部流体的流动特性及泵抽气性能的影响.随着工作蒸汽压力的增加,在壅塞位置处,被抽气体过流面积变化减小,马赫数、引射系数升高,喷射泵的抽气性能增强.当工作蒸汽压力过高时,由于膨胀核的增大,被抽气体的过流面积减小,引射系数显著下降.随着引射蒸汽压力的增加,壅塞和激波向下游移动,泵抽气性能增强.此外,引射系数随着背压的增加而减小,当背压过高时,返流现象明显,泵的抽气性能急剧下降直至失效.研究结果表明,操作参数的选择不仅能提高喷射泵的抽气效率和极限排气能力,也极大地提高了喷射制冷系统的制冷效率,降低了能源的消耗.     

YBCO粉末研究的最新进展

YBCO(YBa2Cu3O7-x)超导粉的制备方法有固体粉末法和湿化学法.湿化学法的优点是溶质具有达到离子级的接触而发生反应,所制备的产物颗粒均匀,尺寸小,烧结温度低,节约能源.其结构表征可以通过X射线衍射、扫描电镜(SEM)、透射电镜分析(TEM)和红外光谱.由湿化学的柠檬酸热解法,是目前既简单又有效的YBCO纳米粉制备技术,本文初步探索了用低温度和短时间烧结的YBCO纳米粉,具有颗粒小,杂质少,晶格较清晰,有助于改善和提高YBCO超导性能,开发和制备出第三代超导体材料.     

下承式半结合钢桁结合梁桥第一系统受力性能

以下承式半结合钢桁结合梁桥为例,引入下弦节点水平刚性系数概念,根据下弦杆与桥面系变形协调条件,推导第一系统作用下桥面系纵向力分配系数的计算公式,形成"柔度矩阵";研究下弦节点水平刚性系数k对纵向力分配的影响,并给出k的经验表达式;最后,对64m下承式半结合钢桁结合梁桥进行计算。研究结果表明:在第一系统作用下,桥面系分摊的纵向力与下弦杆拉压刚度、桥面系拉压刚度、横梁水平抗弯刚度和k等因素有关,桥面系分摊纵向力的比例从桥端节间往跨中节间逐渐减小;在第一系统作用下,横梁水平弯曲应力不可忽略;本文计算结果与有限元计算结果和试验结果均较吻合;在计算下承式半结合钢桁结合梁桥第一系统受力时,本文公式方便、有效。