高温超导磁悬浮轴承数值计算与实验

发布时间：2022-01-03 20:39

　　高温超导材料被发现之后，随着其制备工艺的不断改善，超导性能不断提高，在众多领域得到广泛应用。由于高温超导体所具有的磁通钉扎特性，使其能够稳定悬浮于永磁体之上，并且不需要复杂的控制系统，因此被应用到磁悬浮系统之中，而高温超导磁悬浮轴承则是其中最重要的应用之一。它作为磁悬浮轴承中的一种，由于其所具有的无接触、无摩擦、使用寿命长以及结构简单等特性被广泛关注。首先在绪论中描述了磁悬浮轴承的结构和特性，并对发展现状和应用前景作了介绍。对高温超导磁悬浮轴承来说，其中最重要的参数包括悬浮力和悬浮刚度等，本论文基于临界态模型和电流矢量位，采用有限单元法对超导体内的电流分布进行分析、求解，根据洛仑兹力公式进而得到悬浮力和悬浮刚度等重要参数。在此基础上，开发了方便、快捷的应用程序，并且利用该程序研究了各种参数对悬浮特性的影响，这些参数包括：永磁体几何尺寸、超导体几何尺寸、超导体的临界电流密度以及运动位置等。利用高温超导磁悬浮测试系统对计算结果进行验证，证明了该模型和程序在研究高温超导磁悬浮系统悬浮特性时的可行性。利用该程序，对多种结构和尺寸参数的高温超导磁悬浮轴承进行了计算，得到了悬浮力与位移曲线以及电流... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁悬浮轴承的研究现状与发展趋势
        1.1.1 研究现状
        1.1.2 发展趋势
    1.2 高温超导磁悬浮轴承
    1.3 飞轮储能
    1.4 本论文的主要工作
第2章 高温超导体的基本模型
    2.1 电磁场方程
    2.2 超导体的分类
    2.3 理想超导体的电磁本构关系
        2.3.1 二流体模型
        2.3.2 伦敦方程
    2.4 描述高温超导体E-J关系的模型
        2.4.1 临界态模型
        2.4.2 幂指数模型
        2.4.3 磁通流动模型
        2.4.4 磁通蠕动流动模型
    2.5 高温超导体电磁本构关系
第3章 高温超导磁悬浮系统数值计算
    3.1 离散方程组的计算机解法
        3.1.1 解线性方程组的直接法
        3.1.2 解线性方程组的迭代法
    3.2 有限元法
        3.2.1 有限元法的基本原理
        3.2.2 步骤分析与实现
        3.2.3 附加问题
    3.3 模型计算
        3.3.1 圆柱形永磁体磁场计算
        3.3.2 永磁轨道磁场计算
        3.3.3 超导体屏蔽电流和悬浮力计算
        3.3.4 程序界面和使用方法
第4章 结果分析和轴承结构优化
    4.1 算法验证
        4.1.1 永磁体磁场计算
        4.1.2 高温超导磁悬浮系统的参数影响
    4.2 计算结果与实验结果分析
    4.3 针对多种尺寸环形永磁体的计算
结论
    本论文主要内容
    可继续开展的研究工作
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁体结构对高温超导推力轴承静态特性的影响[J]. 祝长生,纪德志.  低温与超导. 2006(04)
[2]磁悬浮动量轮设计与实验研究[J]. 吴刚,刘昆,张育林,管于球,肖凯.  轴承. 2005(08)
[3]高温超导体在对称和不对称外磁场中的悬浮力计算[J]. 宋宏海,王晓融,任仲友,王素玉,王家素,赵勇.  低温与超导. 2004(02)
[4]超导电磁悬浮力的数值模拟[J]. 郑晓静,苟小凡,周又和.  固体力学学报. 2003(01)
[5]YBaCuO超导块的厚度和形状对其悬浮力的影响[J]. 朱敏,任仲友,王素玉,王家素,江河.  低温物理学报. 2002(03)

硕士论文
[1]高温超导YBCO块材在永磁导轨上方导向力的研究[D]. 王晓融.西南交通大学 2003



本文编号：3566941