磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

大间隙磁流体密封的磁场有限元分析及实验验证

采用有限元法,研究了密封间隙值为0.4～0.8 mm范围内大间隙并联型磁流体密封结构的磁场分布及密封能力与磁源个数的变化关系,采用实验的方法验证了大间隙对多磁源磁流体密封性能的影响,并对计算结果进行了分析和讨论.结果表明:大间隙并联型磁流体密封能力随着密封间隙的增加而减小;多磁源的密封结构可以显著提高大间隙磁流体的密封性能;永磁体与极靴结合处的漏磁及部分磁源没有完全发挥作用,是导致并联型磁流体密封结构的密封能力与单磁源的耐压能力成非线性关系的原因.     

磁流体密封的研究

磁流体密封是一种新技术。由于它具有许多独特的优点，所以发展非常迅速。国外从７０年代初期开始研究，至今有关磁性流体密封件已商品化，正广泛应用于工业生产中，而我国这项技术刚起步．本文论述了磁流体密封装置的密封原理、耐压公式、基本结构及该密封中的一些技术问题；从Ｎａｖｉｅｒ－ｔｏｋｅｓ方程的　一般形式出发，推导出磁流体旋转密封的耐压公式：     

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。     

螺旋槽端面干气密封的参数研究

螺旋槽干气密封试验分析了干气密封螺旋槽几何参数对开启力、功耗、泄漏率和气膜刚度的影响,并通过理论计算对试验数据给予了验证.理论计算和试验结果的对比表明了试验数据的可靠性.整体来讲,在其他参数固定的条件下,槽深比、螺旋角对密封性能的影响较为突出,而槽数、密封坝宽度比、槽台宽比、压力比对密封性能的影响相对较弱.最后给出密封结构和试验条件下的最优几何参数取值范围(12＜Ng＜18,14°＜β＜16°,0.4＜αg＜0.6,0.3＜l＜0.5,1.6＜δ＜1.8,10＜Pr＜20).     

磁流体各向异性导热的研究

考虑磁流体中粒子受力及运动特性,运用数值模拟方法研究了外加磁场作用下磁流体的三维微观结构．建立磁流体各向异性导热系数的预测方法,分析计算在不同外加磁场作用下磁流体的导热系数．引入表示粒子非均匀分布结构特征的结构各向异性参数,修正Maxwell公式,将该公式拓展应用于计算磁流体各向异性导热系数．结果表明：当外加磁场作用时,磁流体中粒子沿磁场方向形成链状结构,磁流体沿着链向的导热系数要大于其他方向的导热系数,导热系数表现出各向异性特征．且随着磁场强度的增大,磁流体内的链状结构变得更加明显,导热的各向异性特征更加明显．     

外磁场对磁流体油膜轴承性能影响研究

外磁场对磁流体油膜轴承的作用可以有效提高油膜轴承的工作性能。本文设计一多层密匝螺线管作为外磁场为轴承提供磁场强度作用力。该外磁场模型所产生的磁感应强度分布方程已计算得到。通过实验测量螺线管内部磁场强度分布;通过控制温度和磁场两个影响因素对磁流体粘度进行分析。研究表明,合理施加外磁场作用可有效提高磁流体轴承承载能力降低轴承失效率;此外,还可以增强轴承密封性能。     

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.     

磁编码器多极磁鼓表露场的理论分析

基于静磁场理论,建立了磁编码器多极磁鼓的表露场分布均匀磁化模型,得到了磁编码器多极磁鼓的表露场分布表达式,为多极磁鼓的参数优化设计提供了理论依据．     

全啮合同向旋转双螺杆挤出机螺槽中压力分布的研究

应用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程建立了高分子聚合物在双螺杆挤出机螺槽中压力分布的计算模型．分析了喂料量、螺杆冷却方式、螺杆转速等操作工艺参数与螺槽中压力分布的关系，以及压力分布对挤出物质量（即挤出物的物理性质和力学性能）的影响．通过改善螺槽中的压力分布，寻找最佳操作工艺参数，并在此操作条件下进行了实验论证．     

具有周向贯通槽的螺旋槽干气密封的数值模拟

为研究具有周向贯通槽的螺旋槽干气密封的工作机理,运用Fluent软件对螺旋槽干气密封模型上加开周向贯通槽的端面流场进行了数值模拟分析,同时对比分析了运动参数对单开螺旋槽和加开周向贯通槽两者的影响。结果表明:加开周向贯通槽的螺旋槽干气密封具有更小的泄漏量,较大的开启力,端面压力周向分布均匀,对动、静环端面稳定地非接触运行起到重要的作用,保证了密封工作的稳定性。经数值模拟分析,周向贯通槽槽形几何参数最佳取值范围槽宽为2.0～3.0μm,深度为2.0～4.0μm。     

强流电子枪近阴极发射面区的分析与计算

近阴极发射面区的分析与计算是强流电子枪计算过程的一个关键环节．文中提出了该区在温度限制下交叉电磁场空间电荷流的理论分析，与Ｋｉｎｏ短枪流理论相结合，可以对交叉电磁场空间电荷流进行完整的计算．在此基础上研制的Ｃ形带状强流电子枪计算软件包已用于实际电子枪的计算，计算结果与实测一致     

螺旋密封的密封能力及参数优化

建立了流体作层流运动条件下螺旋密封的封液能力模型.用CFD分析了压差力作用下密封介质受力分布和压差力作用下密封介质速度分布,并以此求出泵送流量和压差作用下产生沿螺旋槽的泄漏量和环形间隙产生的泄漏量.根据流量平衡理论求解出密封系数,并对螺旋密封结构的参数进行了参数优化,得出最佳螺旋密封结构参数,即当齿顶宽和齿槽宽比值为1,齿槽深和间隙比值为2.61,螺旋升角为15.6°时密封能力最强.为层流条件下螺旋密封结构参数的选择提供了参考.     

螺旋槽结构参数对机械密封性能的影响分析

本文以螺旋槽端面流体动压机械密封为研究对象,采用CFD模型,对螺旋槽机械密封进行了数值建模和密封性能分析。在不考虑温度变化的情况下,通过改变所给边界条件中的结构参数,对比分析了不同参数对螺旋槽机械密封性能的影响,得到了槽数、螺旋角、槽深、槽坝比和槽区堰区宽度比随开启力、最大总压力及泄漏量的变化规律。     

鼠笼转子磁力联轴器空载气隙磁场有限元分析

为得到鼠笼转子异步磁力联轴器内部磁场的直观分布情况,首先给出了空载磁场理论分析,其次运用ANSYS软件对影响该磁力联轴器气隙磁场的主要因素:磁极数、永磁体厚度、内转子槽数、槽宽和槽深进行了模拟分析.结果表明当磁极对数为14极,永磁体厚度为8mm,槽数为24槽,槽宽为8mm,槽深为18mm,在安装允许的范围内气隙长度为最小时磁力联轴器的气隙磁密最大.鼠笼转子异步磁力联轴器的有限元分析方法为该类联轴器的结构优化设计提供了一种新思路.     

深槽鼠笼异步磁力联轴器瞬态气隙磁场有限元分析

为得到深槽式鼠笼异步磁力联轴器工作时的扭矩变化情况,对其瞬态气隙磁场进行了模拟研究.基于对磁力联轴器的瞬态理论分析,借助Ansoft对影响深槽式鼠笼异步磁力联轴器瞬态气隙磁场的主要因素:永磁体磁极数、永磁体厚度、气隙厚度、内转子槽数以及槽的长宽比(槽深与槽宽的比值)进行了二维和三维模拟分析,并通过试验验证了三维模拟分析的正确性.结果表明:在一定的外形尺寸条件下,取磁极数为14极,永磁体厚度为8 mm,槽数为24槽,槽的宽长比0.42时,输出转矩达到最优;在宽长比中槽深对转矩值的影响较为显著,当槽深为18 mm时,达到最大输出转矩.该结果对深槽式鼠笼异步磁力联轴器的进一步优化具有指导意义.     

基于定子槽结构的永磁同步电机振动噪声优化

为了改善永磁同步电机一阶齿谐波引起的振动噪声,本文基于ANSYS Workbench多物理场耦合平台,对电机电磁噪声进行联合仿真,优化电机振动噪声。分析了一阶齿谐波引起的振动噪声所在的空间与时间阶次,通过对定子结构优化的方式降低电机的振动噪声。分析了定子槽的各种参数对电机气隙磁通密度的影响,并通过回归分析的方式得到其对电机气隙磁密的回归模型,通过优化算法找到最适合定子槽参数。经仿真分析表明优化后的电机气隙磁密得到明显改善,0空间阶次由12倍电磁频率引起的48时间阶次的电磁噪声得到了显著降低,证明了优化方案的可靠性。     

基于正交试验的永磁有刷直流 微电机齿槽转矩波动的稳健设计

针对齿槽转矩波动影响电机控制精度的问题,提出了基于正交试验的永磁直流微电机齿槽转矩稳健设计方法.以永磁有刷直流微电机为对象,建立基于有限元软件ANSYS的电机二维静态磁场分析模型.将电机齿槽转矩波动幅度作为望小特性,考虑齿楔角误差、气隙长度偏差、计算矫顽力偏差的噪声因素影响下,综合优化齿宽、齿楔角、槽底半径、永磁体中心角和永磁体计算矫顽力.将优化结果与原始设计方案作对比分析,结果表明:与原始设计方案相比,稳健设计后的齿槽转矩波动幅度的信噪比提高了43.5%,因此,电机齿槽转矩的波动幅值对外界干扰的影响更加稳健.     

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.     

Macroscopic Quantum Phenomena and Topological Phase Interference Effects in Single-Domain Magnets

The tunneling of macroscopic object is one of the most fascinating phenomena in condensed matter physics. During the last decade, the problem of quantum tunneling of magnetization in nanometer-scale magnets has attracted a great deal of theoretical and experimental interest. A review of recent theoretical research of the macroscopic quantum phenomena in nanometer-scale single-domain magnets is presented in this paper. It includes macroscopic quantum tunneling (MQT) and coherence (MQC) in single-domain magnetic particles, the topological phase interference or spin-parity effects, and tunneling of magnetization in an arbitrarily directed magnetic field. The general formulas are shown to evaluate the tunneling rate and the tunneling level splitting for single-domain AFM particles. A nontrivial generalization of Kramers degeneracy for double-well system is provided to coherently spin tunneling for spin systems with m-fold rotational symmetry. The effects induced by the external magnetic field have been studied, where the field is along the easy, medium, hard axis, or arbitrary direction.