线性电磁搅拌器电磁场分布的数值模拟

利用ANSYS56软件对线性电磁搅拌器所产生的电磁场分布进行了数值模拟·通过与实测结果的比较,验证了利用ANSYS软件进行计算的可靠性·并进一步计算了在线性电磁搅拌器结构尺寸不变,将其绕制为一对极和二对极的情况下,线性电磁搅拌器所产生的电磁场分布,以及通电电流变化对所产生的磁感应强度分布的影响·结果表明,在结构尺寸一定的情况下,将线性电磁搅拌器绕制成一对极和二对极所产生的磁感应强度的大小与通电电流大小呈线性关系,且在通电电流相同的情况下,在一对极下能得到更大的磁感应强度     

移动磁场电磁感应器磁场分布的数值模拟

利用ANSYS 8.0软件对移动磁场电磁器所产生的电磁场分布进行了数值模拟.通过与实测结果的比较,验证了利用ANSYS软件进行计算的可靠性.并进一步计算了在移动磁场电磁感应器结构尺寸不变,将其绕制为一对极和二对极的情况下,线性电磁搅拌器所产生的电磁场分布,以及通电电流变化和金属上型对所产生的磁感应强度分布的影响.结果表明,在结构尺寸一定的情况下,将电磁感应器绕制成一对极和二对极所产生的磁感应强度的大小与通电电流大小呈线性关系,且在通电电流相同的情况下,在一对极下能得到更大的磁感应强度;金属上型可使合金熔体所处的磁场空间磁感应强度竖直分量By增强的同时磁感应强度的水平分量Bx略有减弱.     

有限元模拟在外斯型电磁铁设计中的应用

设计了一个外斯型电磁铁,采用有限元方法对其磁场强度进行了三维模拟。推导了极头的设计方法,并计算了不同气隙间距和不同线圈电流条件下的磁场分布。结果表明,采用有限元模拟后的磁场比用简单磁路方法计算的结果更加准确。     

电磁软接触结晶器内钢液面高度对磁场分布的影响

利用有限元软件ANSYS对软接触电磁连铸结晶器内磁场进行三维数值模拟,分析了结晶器内钢液面高度对磁场及电磁力分布的影响.结果表明:钢液使得磁感应强度集中在钢液的侧表面;当钢液面低于线圈上沿时,钢液中磁感应强度的最大值出现在钢液上表面附近,并沿拉坯方向逐渐递减;当钢液面高于线圈上沿时,随着钢液面的升高磁感应强度的最大值向线圈中部移动;钢液侧表面所受电磁力的分布趋势与磁感应强度的分布趋势基本一致.     

一种利用磁流体液流变效应的在线动平衡方法

针对现有在线动平衡方法存在的缺陷,提出了一种新的基于磁流体流变效应的在线动平衡方法。从理论上分析和阐明了局部磁场作用下磁流体由于内部压力变化导致产生质量偏心的原理,利用线激光投影测量法,对不同磁场条件下的磁流体表面进行实验测试。对所得磁流体三维形貌图分析可知,在局部磁场作用方向上,磁流体质量偏心程度随磁感应强度的增加而增加,验证了利用磁流体流变效应实现动平衡的可行性。为实现对任意大小和方向失衡量的校正,设计了平衡容器及3个互成120°的共轭C型电磁铁,通过构建电磁铁有限元模型,对给定电流下电磁铁周围磁感应强度进行了分析。实验中利用电磁铁线圈电流变化实现在线动平衡,实验结果表明,磁流体流变效应产生的质量偏心可用于转子失衡校正,一次校正后不平衡量下降率达65.14%。实验验证了提出的动平衡方法的有效性。     

铝熔炼炉内电磁搅拌磁场的数值模拟

针对某厂50 t铝熔炼炉与电磁搅拌器,采用ANSYS软件建立三维有限元模型,对熔炼炉内电磁搅拌磁场进行数值模拟。研究结果表明:电磁搅拌器在其周围空间产生交变磁场,其变化周期等于加载的低频交流电周期;磁场向右呈波浪式移动,当加载电流频率为0.4 Hz时,行波移动速度为1.44 m/s;磁感应强度在铝液水平层内由边缘向中部逐渐增大,并沿铝液高度方向迅速衰减;铝液底层的电磁搅拌器垂直投影区域磁感应强度较大,为搅拌作用的核心区域;磁感应强度的仿真结果与实测结果基本吻合。     

大圆坯连铸结晶器电磁偏心搅拌的数值模拟

建立了描述大圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程电磁场的三维数学模型,并采用实测数据对模型的准确性进行了验证.研究了不同搅拌电流强度和频率下,磁感应强度与电磁力的变化规律,并重点分析了偏心搅拌下磁感应强度和电磁力的分布特点.结果表明:磁感应强度和电磁力均随搅拌电流强度的增大而增强;随着搅拌电流频率的增大,磁感应强度逐渐减弱,而电磁力先增强后减弱,并在2.5 Hz时达到最大值;偏心搅拌时,电磁力在铸坯横截面上仍呈周向分布,但电磁力和磁感应强度的大小都出现了不对称分布,在靠外弧的一侧更大.     

大电流母线桥三维涡流场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS,采用棱边有限元方法,对大电流母线桥进行了三维涡流场的计算,得到了磁感应强度和电磁力的大小及其在母线桥中的分布规律;通过与母线桥正常运行时的实测数据对比,验证了计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了不同工作电流、母线相间距离对磁感应强度和电磁力的影响．仿真结果表明：磁感应强度和电磁力随着工作电流的增大而增大;减小母线相间距离使得各相母线间的电磁力增大,而箱体上的电磁力减小．     

两相流电磁成像测量正问题研究

应用有限元方法对电磁流动成像测量进行正演仿真,模拟不同测量组合下各种流型的电势分布以及对应流型下各电极的测量电压值,最后模拟6种典型测量敏感场.仿真结果表明:介质分布不同是影响电势分布差异的根本原因;核心流测量电压值曲线呈简单"U"型变化,贴井壁泡流曲线变化规律不明显,层流曲线存在拐点;敏感场分布不均匀,不对称,且存在负值.正演模拟的结果验证了电磁成像测量方法的可行性,并为下一步传感器设计和图像重构奠定基础.     

基准面旋回控制下的复合点坝分布模式

在建立高分辨率层序地层格架和应用构型正演模拟方法对大井距间复合点坝进行精细识别的基础上,运用基准面旋回沉积动力学原理,对秦皇岛32-6油田明化镇组下段不同旋回阶段复合点坝分布样式的差异特征和演化规律进行分析,探讨复合点坝分布模的影响因素及基准面升降对复合点坝分布模式的控制机理,总结不同基准面旋回内复合点坝的分布特征及其演化规律。研究结果表明:基准面升降引起可容纳空间与物源供给的改变使沉积环境出现差异,导致不同基准面旋回间的复合点坝分布型式出现差异并呈规律性变化,表现为随着可容纳空间与物源供给之比的不断增加,复合点坝规模逐渐变小、砂体间切叠程度降低、内部连通性变差,平面形态由鳞片状向点状演化、剖面样式由多层式向孤立式发展。     

用矢量合成法测量流动控制结晶器的磁场

由霍尔效应基本关系式,磁感应强度B可以分解为坐标轴向量Bx和By·利用这个原理和传统的磁场测试仪器CT3型特斯拉计,开发出一种新型的磁场测试方法矢量合成法·与传统的磁场测试方法相比,该法不仅能测试出磁场磁感应强度的大小,而且能同时测出其方向·测试结果表明,用该法所测得的流动控制结晶器磁场分布特性,很好地描绘了磁感应强度的实际分布情况·该法适用于测试恒稳磁场·     

聚磁参数对电磁泵磁场强度的影响

直流电磁泵体流槽内部充满导电金属液体，在流槽的左右两侧安装的是直流电磁铁的磁极，两磁极之间形成一个具有一定磁感应强度的磁隙．直流电磁泵的工作参数是电磁铁磁隙间的磁感应强度和流过液态金属的电流密度，电磁泵的流量与磁隙磁感应强度曰的开方根成正比．为此合理的电磁铁结构设计对提高电磁泵的压头和流量有十分重要的意义．本研究对聚磁效应与聚磁头几何参数的关系作进一步研究，寻求聚磁效果与聚磁头几何参数间的规律，为电磁铁的设计提供新的参考依据．     

永磁体作用下电阻点焊熔核中的电磁场分布规律

采用数值模拟方法研究了外加永磁体磁场作用下,电阻点焊熔核内的外部磁场、感应磁场及复合磁场强度及其磁场力的分布规律,并对熔化金属的流体流动模式进行了定性分析.结果表明,在外加磁场作用下,点焊熔核内的复合磁场分布以感应磁场为主导,从熔核中心至边缘逐渐增强,其径向磁感应强度分量随着永磁体工作距离增加而逐渐减小.熔核内同时存在由感应磁场生成的位于电极轴对称平面内的磁场力,以及由外加磁场引起的垂直于该平面的磁场力.在该正交磁场力的作用下,熔核内的熔化金属在电极轴对称平面及垂直于该平面的圆周方向同时进行高速流动,并呈现出沿熔核直径方向向外冲击的趋势.     

大间隙磁力传动系统驱动力矩的计算方法

提出了行波磁场驱动的大间隙磁力传动系统,通过磁场分析,以系统电磁体4个磁极状态之一的NS(电磁体左极表示为N,右极为S)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究,建立了系统空间磁场数学模型;通过数值计算和推导,建立了系统驱动力矩计算模型;以Matlab为平台对大间隙磁力传动系统的驱动力矩计算模型进行解析求解,并应用ANSYS软件对系统的驱动力矩进行仿真.研究结果表明:通过增加线圈匝数、线圈通电电流和永磁体磁化强度,减小电磁体和永磁体间耦合距离,将电磁体和永磁体的相对位置沿y方向两侧(左侧或右侧) 置于5～10 mm范围内等方法,可提高系统的驱动力矩.     

永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场．在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型．在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型．推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布．结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓．通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6％左右,证明了所提方法具有较好的计算精度．     

光学元件磁性复合流体抛光特性研究

采用磁性复合流体(MCF)对BK7玻璃进行定点抛光实验,对抛光斑进行三维模型重构,并对磁场空间分布进行仿真与实验分析,阐明抛光材料去除机理,确定材料去除率、表面粗糙度及硬度随抛光时间的变化规律,建立了材料去除量与磁通密度的关系曲线。实验结果表明:抛光形成的抛光斑表面轮廓为蝶形,其沿抛光轮轴向的截面轮廓呈"W"形;材料去除量与磁场强弱及抛光时间密切相关,抛光深度去除率最高可达553 nm/min;表面粗糙度随抛光时间的增加先上升后下降,MCF抛光可获得表面粗糙度Ra6 nm的光滑表面,且粗糙度与硬度呈现一定的正相关关系。     

一种解耦的爆磁压缩发生器运行损耗模型

研究螺旋型爆磁压缩发生器的损耗机理,建立了一种磁通损耗项和电阻损耗项解耦表示的爆磁压缩发生器运行模型,并给出了物理意义明确的损耗项解析式;经实验验证,对于损耗机理更为复杂的紧凑型级联爆磁压缩发生器,本模型仿真结果与实验结果仍符合良好,仿真波形与实验波形总体趋势一致,螺距变化的节点处过度清晰,定子均绕段的波形相似度较高.     

非对称勾形磁场的三维优化设计与实现

根据坩埚内熔体对流的类型和分布区域,分析控制对流对勾形(cusp)磁场磁感应强度和磁场位形分布的要求,提出了磁场优化设计目标。采用有限元三维(3D)建模法对cusp磁场进行了建模,利用所建立的模型对比了对称结构和非对称结构对磁场位形分布的影响,分析了在非对称cusp磁场线圈横向层数一定的情况下磁场纵向层数、屏蔽体厚度、上下线圈间距对磁感应强度、磁场位形、磁场功率的影响,优化了磁场结构;根据优化的结构参数制造了磁场并进行了实验测试,结果表明非对称cusp磁场的位形分布与设计结果一致,从而验证了3D优化建模方法的有效性。     

MDEIT中电流密度成像替代电导率成像的可行性分析

针对新型磁探测电阻抗成像技术的正问题,利用有限元方法求解得到目标体内部的电压和电流密度分布,然后根据Biot-Savart定律获得目标体外部的磁感应强度数据,并且分析了有限元方法计算正问题的精度.结果表明,其足以用于磁探测电阻抗成像的电导率图像重建.在此基础上,通过仿真实验发现环形电极模式避免了电流的扩散效应,远离电极部分的z方向电流密度图像与电导率图像一致,以电流密度成像替代电导率成像,使得磁探测电阻抗成像简化为磁探测电流密度成像,缩短了数据测量时间和图像重建时间,为快速成像奠定了基础.