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关键词： 交变电磁场   裂纹缺陷   管道内检测   磁感应强度   电磁场畸变  

摘要： 为实现管道裂纹缺陷的有效检测,提出一种基于交变电磁场的裂纹检测方法,实现不同走向裂纹的有效检测。建立交变电磁场检测数学模型,结合“U”型传感器的基本结构研究交变电磁场的检测原理,分析管道表面产生的电磁场分布规律;通过有限元仿真提取周向与轴向裂纹引起的畸变磁场信号并进行特征分析;搭建实验平台,通过实验验证裂纹缺陷深度对检测信号的影响。研究结果表明:“U”型检测结构能够对管道表面周、轴向裂纹进行有效检测;当存在周向裂纹时,交流漏磁场起主导检测作用,当存在轴向裂纹时,涡流起主导检测作用,可根据二者z轴分量呈反向的信号特征实现裂纹走向的判断。研究结论为管道裂纹检测提供了新思路。

关键词： 磁流变制动器   定子内置式   电磁场   温度场  

摘要： 针对传统磁流变制动器磁场利用率不高及空间利用率低的问题,设计一种定子内置式磁流变制动器。将定子设置在制动器内部,转轴带动制动器外壳旋转,在不改变制动器结构尺寸前提下,增大阻尼间隙长度,从而增大输出制动转矩。通过合理组合隔磁材料及导磁材料,引导磁力线垂直穿过4段轴向和4段径向阻尼间隙。通过阐述制动器结构及工作原理,对8段有效阻尼间隙进行磁路分析,推导并建立制动器输出转矩、电磁场和温度场数学模型。基于COMSOL有限元仿真软件,对磁流变制动器的电磁场与温度场进行仿真分析。结果表明:当外加电流为2 A、转速为500 r/min时,制动器输出转矩可达39.87 N·m;单次紧急制动下,最高温度为29.2℃,多次紧急制动的情况下,最高温度为43.2℃,满足磁流变液正常工作要求。

关键词： 车用起动机   永磁直流有刷电动机   电磁场分析   RMxprt   Maxwell  

摘要： 采用ANSYS软件对起动机的永磁直流有刷电机进行了电磁场分析,并对两种不同的电机转子通风孔结构进行了分析,得到了转子通风孔结构对起动机性能的影响规律,经过试验实测了起动机输出性能,验证了仿真结果的正确性,为起动机的优化设计奠定基础。

关键词： 邻近雷击   脉冲高压   电磁场   数值模拟   注入方式  

摘要： 邻近雷击电磁场产生的间接效应会对电子电气设备的安全运行产生巨大威胁。实验室条件下,通常将Marx发生器产生的脉冲高压注入场照射器,模拟邻近雷击脉冲电场环境。针对雷电高压脉冲注入方式对场照射器电场分布的影响问题,开展仿真分析和实验测试。建立邻近雷击脉冲电场模拟装置模型,获取了场照射器空间中电磁场的分布情况,并与实测结果进行对比,验证了仿真的有效性。基于所建模型,设置4种不同的引线注入方式,对比场照射器空间中电磁场及其导线的耦合电流情况,结合仿真结果给出了高压脉冲注入方式优化方案。研究结果为邻近雷击脉冲电场效应的准确可靠评估提供了可行方法,对电子电气设备的邻近雷击防护设计具有重要意义。

关键词： 浅水区   海洋可控源电磁场   波场分离  

摘要： 浅水区海洋可控源电磁场的传播较为复杂.本文基于可控源电磁理论和渐进空间域空气波表达式,利用矢量相减的方法分离电场并进一步开展可控源电场传播规律的探索研究.数值实验表明,可控源电场在传播过程中会发生全反射、半波损失及多路径传播下波场干扰抵消现象,在浅水区尤其需要考虑界面多重反射的影响.此外,根据波场传播规律分析结果,进行海底电性结构探测时,需压制在海水及空气-海水界面传播为主的空气波这类强干扰波的影响.进行水下目标体定位时,由于目标体多出现在于海水中,因此近场情况下需压制海底界面导波,远场情况下需要尽可能地利用能量较强的空气波和界面多次反射信号.

关键词： 双时间步(DTS)方法   隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(LU-SGS)   时域有限体积(FVTD)法   雷达散射截面(RCS)  

摘要： 为保持时间精度和提高计算效率,将双时间步(dual time-stepping,DTS)方法和隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lower-upper symmetric Gauss-Seidel,LU-SGS)算法引入到时域有限体积(finite-volume time-domain,FVTD)法电磁解算器中,提出一种时变电磁场计算的隐式DTS-FVTD方法。DTS法具有2阶时间精度,无条件稳定格式使物理时间步可取任意值,其取值仅须考虑时间精度要求,而定常虚拟时间导数趋于零,虚拟时间步长满足稳定性要求,由此放松了通常显式方法和网格对物理时间步长的限制。全隐格式的前后向LU-SGS算法采用大库朗数计算,并取消矩阵求逆运算从而减少了计算量和存储占用。典型二维、三维和复杂外形目标电磁散射计算结果表明,通过对物理时间步长、最大子迭代步数、子迭代收敛判据的合理选取,隐式DTS-FVTD方法能保证数值模拟精度并提升计算效率。

关键词： 电渣重熔   导电结晶器   电磁场   焦耳热   等效电路  

摘要： 为了深入探究导电结晶器电渣重熔和传统电渣重熔的电磁特性,求解了简化的Maxwell方程,并分析了交流电流和直流电流下两种电渣重熔装置内磁场、电流密度、电磁力和焦耳热的分布.结果表明:两种电渣重熔装置的磁场、电流密度、电磁力和焦耳热均呈轴对称分布;随着电流频率的增加,趋肤效应变得更为明显,电极和金属熔池处的焦耳热比渣池处的焦耳热高3个数量级;两种装置下的电极/渣池界面、渣池/金属熔池界面均为等电势面,渣池的等效电阻比电极与金属熔池的等效电阻低3个数量级;当电流频率为100 Hz时,传统电渣重熔电磁力和焦耳热的最大值分别为1220N/m^(3)和7.15×10^(7) W/m^(3),导电结晶器电渣重熔电磁力和焦耳热的最大值分别为586 N/m^(3)和7.54×10^(7) W/m^(3).

关键词： 工程电磁场   教学创新   工程应用   演绎式教学主线  

摘要： 针对“工程电磁场”课程知识抽象、实际应用欠、思政育人弱、学生数学基础薄弱等教学痛点,以学生发展为中心,调整教学理念和目标,提出以工程应用为核心的教学模式,采用从“一般到特殊”演绎式教学主线重构教学内容,将思政融入贯穿整个教学内容和过程中,并给出“边值问题”教学范例。近5年教学评价结果表明,以上改革与创新举措大幅度提高了教学质量,具有较好的应用推广价值。

关键词： 电磁场   生物滤池   生活污水   微生物群落结构  

摘要： 生活污水的处理是当前面临的一个重要环境问题，而农村生活污水排放分散、水质水量差异大，处理难度较高。为解决这一问题，本研究构建了生物转盘耦合电磁场生物滤池（EM-BF系统）处理生活污水，探究其稳定性、处理效果及对微生物影响。结果表明：EM-BF系统对生活污水中NH4+-N、TP的去除效率显著提升（P<0.05），具备抗冲击负荷的能力，且在HRT=12 h时出水水质达《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）》的一级A标准；电磁场强化作用下优化了菌群的结构，使得EM-BF系统显著富集了与硝化、反硝化相关的细粒菌属、芽单胞菌属、硝化螺旋菌属、亚硝化单胞菌属、Denitratisoma菌属、氢噬胞菌属、西拉尼单胞菌属，显著提高了系统的脱氮性能；加入了电磁场强化的EM-BF系统相较于BF系统稳定性加强，污染物的去除及一些微生物富集受pH的影响减弱。研究结果明确了EM-BF系统对生活污水的处理效果及其对微生物的影响，为农村生活污水有效分散处理提供理论指导和科学依据。

关键词： 变压器   电磁场   本征正交分解   离散经验插值   模型降阶   快速计算  

摘要： 为提升变压器在线抗短路分析评估的效率，该文提出了一种基于本征正交分解（POD）和离散经验插值（DEIM）的变压器磁场和短路电磁力快速计算方法。在基于伽辽金有限元的变压器电磁力非线性瞬态控制方程的基础上，利用POD建立了有限元方程降阶模型，结合DEIM算法处理了有限元方程中的非线性项，缩短了每一个迭代步中非线性刚度矩阵的形成时间，进一步提升了POD方法在求解非线性问题时的效率。通过220 kV变压器绕组短路电磁力计算模型进行了降阶算法和商业仿真软件计算结果的对比验证，结果表明：降阶方法的计算结果相比于全阶模型和商业仿真软件的误差不超过3.5%，计算效率提升了9.8倍，验证了该方法的有效性和可行性。研究结果可为变压器磁场与在线抗短路分析评估提供重要参考。