梯度磁场作用下自然对流换热强化

为验证梯度磁场作用下自然对流换热的变化规律,揭示热磁对流现象的机理,利用钕铁硼永磁体构建了楔形梯度磁场空间,并对位于该空间的封闭腔内的氧气自然对流换热进行了实验研究.实验获得了氧气自然对流的激光散斑干涉图像,通过数据处理得到了氧气自然对流的温度场,进而获得了壁面局部Nu分布.结果表明,磁加速度近似与重力加速度方向相同的永磁梯度磁场布置可使氧气自然对流换热过程得到强化.

梯度磁场下气固流化床中磁颗粒运动数值模拟

在外加竖直方向梯度磁场的气固鼓泡流化床中,考虑铁磁颗粒受到的梯度磁场力和颗粒间磁感应力,对气相采用流体力学方法(CFD),颗粒相采用离散元法(DEM),建立二维磁鼓泡流化床数学模型,模拟不同磁场强度下全磁颗粒圆形床料的气固流动过程,分析了不同磁场强度对磁流化床中气泡生长、颗粒运动、床层压降和磁颗粒受力的影响。研究结果表明在沿高度磁感应强度递减的梯度磁场中,磁颗粒在颗粒间磁感应力的作用下凝聚成链,破坏了大气泡的形成。随着磁场强度增加,颗粒扩散系数减小,颗粒间磁感应力和梯度磁场力增大;气体与颗粒相间作用力先减小、后增加;而颗粒接触力先增加、后减小。

高梯度磁场处理循环冷却水的机理

针对循环冷却水的水质在运行过程中常出现腐蚀、结垢、藻类繁殖而影响系统的正常运行等问题,采用高梯度磁场处理技术以达到水质稳定。通过自行组建的高梯度磁处理技术实验平台,得出了在试验工况条件下,循环冷却水电导率、pH值、浊度、COD随磁场强度的变化关系。结果表明,合适的磁场强度有利于保持水质的稳定。通过扫描电镜进一步证明,高梯度磁场对水中的胶体颗粒可以起到絮凝的作用,并保持了pH值的稳定,较大幅度地去除了浊度和COD,并且改善了水质。

L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅰ)——L波段ESR成像的磁场及三维梯度磁场系统

研究并实现了L波段电子自旋共振三维成像 ( 3D EPRI)专用的三维梯度磁场系统 ,主磁场及扫描磁场系统以及相应的驱动控制系统 .梯度场线圈采用在铜板上用电切割方法加工的平板式线圈 ,避免了用铜导线绕制线圈体积较大的缺点 ,从而缩小了主磁场的体积和极间距 .梯度场强度在三维方向上均达到 2 0 0mT/m ,驱动电流为 2 0A .三维空间线性度均优于5 % ;线性区域大于直径 42mm的球形空间 .两磁极间距离为 63mm ,可以容纳通常体积的L波段谐振腔 .主磁场和扫描场线圈固定在同一轭铁架上 .它们可分别产生 1 .6～ 96mT和 0 .2～ 1 6mT的线性变化磁场 .5组磁场线圈 (包括主磁场 ,扫描磁场和三维梯度磁场 )分别由 5台独立的恒流驱动电源控制驱动 .电源通过数据接口由计算机控制 .初步成像实验证明本工作所建立的磁场和梯度磁场系统可以用于EPRI实验 .

超低频脉冲梯度磁场治疗肿瘤及其机理的探讨

报道了用超低频脉冲梯度磁场治疗肿瘤的实验研究以及对其机理的探讨 .将峰值强度为 0 .6～ 2 .0T,磁场梯度 10～ 10 0 T/ m,脉冲宽度 2 0～ 2 0 0 m s,重复频率 0 .16～ 1.34Hz的磁场作用于鼠 S- 180肉瘤 ,观察到磁场对肿瘤生长的抑制及促使肿瘤细胞的凋亡 .研究表明 ,磁场治癌的机理不是单一的 ,而是从多方面共同作用的结果 ,其中包括磁场减少对肿瘤的营养供应、破坏其代谢功能并影响癌细胞核 DNA复制等方面 ,而且磁场的作用具有选择性 。

梯度磁场对冬小麦种子萌发影响的研究

用梯度磁场处理 Ｂ７３、３３３８、品 ９ 和二粒燕冬小麦种子，结果表明，各品种处理 ４ 分钟时，品 ９、二粒燕的发芽势比对照平均高 １０２％ 、９７％ 和 ５６％ 、５８％ ；而 Ｂ７３、３３３８ 则比对照平均低 ６２％ 、５８％ 和１２１％ 、１４５％ 。同时发现，对同一品种处理不同时间时，其发芽势和发芽率不同，对３３３８ 而言，处理 ２ 分钟比处理 １ 分钟和８ 分钟高，对于品 ９ 则处理４ 分钟比处理 １ 分钟和 ２ 分钟高。结果还表明，处理 １、２、４ 分钟的各品种种子浸泡液的电导率比对照都高，而处理 ８ 分钟。

燃煤可吸入颗粒物在高梯度磁场中的捕集试验研究

针对3种不同磁特性的燃煤可吸入颗粒物(PM10),利用高梯度磁场试验装置进行了颗粒捕集的试验研究,用电气低压冲击器(ELPI)实时测量了颗粒浓度的变化。结果表明:开启磁场后燃煤可吸入颗粒物捕集效率的变化可分为缓慢提高、快速提高和稳定3个阶段;饱和磁矩较大的样品,其捕集效率较高;增加磁场强度和磁介质的填充率可以提高燃煤可吸入颗粒物的捕集效率;而气体流速的增大则会导致颗粒捕集效率降低。试验表明,高梯度磁场捕集燃煤可吸入颗粒物是一种新型有效的方法。

不同数量梯度磁场方向对正常脑白质纤维束扩散张量成像的比较定量研究

目的比较扩散张量成像中施加不同数量的梯度磁场方向对扩散的各向异性(FA)和表观扩散系数(ADC)参数的影响。资料与方法对24名正常人进行3.0 T磁共振扩散张量成像扫描,分别施加6个和25个方向的扩散敏感梯度磁场。分别测得2个梯度方向所获得FA图和ADC图的内囊前、后肢及胼胝体膝部、压部白质的FA与ADC值,进行比较。结果在其他扫描参数不变的情况下(b=01、000 s/mm2),6个方向与25个方向,相应部位的FA和ADC值的两组数据无显著差异。结论磁共振扫描选择扩散张量成像扫描参数时,在不影响各定量值测量的情况下,应尽量减少扫描时间,6个方向是扩散张量成像的较好选择。

用高梯度磁场净化轧钢废水

通过用高梯度磁场处理热轧厂废水的试验,得到了在试验条件下浊度(水中不溶物的含量)和铁的去除率,确定了最佳净化条件。在此条件下,能够有效去除废水中的不溶物和铁,经过处理的水质达到了工艺循环水的水质标准。

高梯度磁场中燃煤PM_(10)的捕集试验

利用高梯度磁场试验装置进行了捕集燃煤可吸入颗粒物的试验研究.采用电称低压冲击器(ELPI)在线实时测量了颗粒浓度的变化,系统研究了颗粒磁性、磁场强度、气溶胶流速和磁介质填充率对颗粒捕集效率的影响.结果表明:在0.1-10μm范围内,颗粒的总捕集效率可以达到25%-36%;较大和较小的颗粒捕集效率相对较高;而粒径在1-3μm的颗粒捕集效率相对较低.磁矩较大的样品,其捕集效率较高.磁场强度和磁介质填充率的增加可以提高颗粒的捕集效率,而气体流速的增大则会导致颗粒捕集效率降低.较低的气体流速有利于小颗粒的捕集,而较高的磁介质填充率对于大颗粒的捕集更为有利于.试验结果表明,采用高梯度磁分离控制燃煤可吸入颗粒物是一种新型有效的方法.

利用梯度磁场实现空气中氧气富集的实验研究

提出了一种新的利用梯度磁场实现空气中氧气富集的方法:用两块相距一定距离的磁铁异极相对围成一个四周边界开放的磁场空间,其边界处存在着指向空间内部的场强梯度.进入磁场空间的气体中氧分子在通过边界流出时将受到磁化力的阻碍作用,这样就在磁场空间内部尤其是远离空气入口位置,氧分子得到富集.该方法最突出的特点在于,可有效避免由于气体湍流、分子的布朗运动以及扩散作用所造成的再混合.磁体材料为钕铁硼,尺寸为78mm×38mm×30mm,所围空间的尺寸为78mm×38mm×1mm.实验结果表明:磁场空间内氧体积分数增加最多的地方出现在距空气入口最远边界处,在一定空气入口流量范围内(≤60mL·min-1),进出口空气流量比存在一个最佳值,使磁场空间内各处的氧体积分数达到最大;在本文实验条件下,该值在2·0左右,当进出口流量分别为40mL·min-1和20mL·min-1时,出口气体氧的体积分数增量可达到0·65%.

高梯度磁场中多根磁介质捕集磁性微粒的数值模拟

在分析高梯度磁场中磁性颗粒动力学行为的基础上,以FLUENT软件为计算工具,采用Euler-La-grange方法对高梯度磁场中多根磁介质捕集磁性颗粒的过程进行了数值模拟。模拟结果表明:磁介质在捕集磁性微粒时,直径为150μm的单根磁介质捕捉直径为10μm颗粒的作用半径约为1 mm;当磁场中填充介质的横向间距为4 mm,并按多层交错方式排列时,磁介质捕集磁性微粒的数量和效率随填充介质数量的增加而提高,但介质达到一定数量后,再增加介质数量,捕集效率变化不明显。

永磁梯度磁场布置方式对空气自然对流换热的影响

梯度磁场可用于控制非导电弱磁性介质的自然对流换热过程。利用钕-铁-硼永磁系统的不同空间布置,构建了具有不同磁场强度分布的梯度磁场,通过数值模拟得到了不同永磁梯度磁场的磁场强度和磁加速度。对不同梯度磁场作用下的二维封闭腔内的空气自然对流换热过程进行了数值研究,获得了空气自然对流的流场和温度场,以及壁面局部Nusselt数和平均Nusselt数并进行了比较。结果表明:空气自然对流换热可以通过施加具有不同磁加速度的梯度磁场得到强化或控制。

利用梯度磁场的拦截作用富集氧气的研究

提出了一种利用梯度磁场对氧分子形成的拦截作用实现氧气富集的新方法。用两块相距一定距离的矩形钕铁硼永磁铁异极相对围成一个磁场空间,在磁场空间的边界处存在梯度磁场。当被引入磁场空间的空气穿过边界流出磁场空间时,氧分子受到梯度磁场的拦截作用,而氮分子则顺利流出,从而实现氧气富集。实验测得,当进出磁场空间的空气流量分别为40,20 mL/min,气体温度为298 K,磁感应强度与场强梯度乘积的最大值为563 T2/m(磁极间距为1 mm)时,氧气的富集量最大,达到了0.65%。当气体温度升高至343 K时,氧气的富集量降至0.32%;当磁感应强度与场强梯度乘积的最大值减小为101 T2/m(磁极间距为4 mm)时,氧气的富集量降至0.23%。实验结果显示进出磁场空间的空气流量存在一个最佳比值,使氧富集程度达到最大。本文实验条件下,该值在2.0左右。本文提出的方法被证明可以连续富集氧气,而且比其他磁分富氧方法具有更高的富集水平。

梯度磁场中燃煤PM_(10)聚并实验

在永磁环梯度磁场中对0.023-9.318μm粒径范围内东胜煤灰和大同煤灰进行了聚并实验研究.采用流化床气溶胶发生器对飞灰进行气溶胶化,采用低压电称冲击器在线测量聚并前后飞灰粒子的数目浓度.结果表明:在相同条件下,磁性较强的东胜煤灰粒子的聚并脱除效率高于磁性较弱的大同煤灰粒子的聚并脱除效率;增大飞灰粒子质量浓度或延长粒子的聚并时间,飞灰粒子的分级聚并脱除效率和整体聚并脱除效率提高,且东胜煤灰比大同煤灰整体脱除效率提高更为迅速;提高气流平均速度,飞灰粒子的分级聚并脱除效率和整体聚并脱除效率降低;中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率;随整体聚并脱除效率的提高,分级聚并脱除效率最大值对应的粒径减小,粒子数目中位直径减小.

扩散时间及扩散梯度磁场对水分子表观扩散系数的影响

脉冲梯度自旋回波方法在磁共振扩散成像实验中得到广泛应用,扩散时间和扩散梯度磁场强度是脉冲梯度自旋回波方法中两个重要的参数。扩散时间对结果的影响在前人所作研究报告中存在争议,扩散梯度磁场强度对结果的影响没有被重视。本研究用新的试验方法研究这两个参数对表观扩散系数的影响。结果显示,延长扩散时间或增加扩散梯度磁场强度均会使表观扩散系数值下降,原有理论不能解释此结果。通过理论分析,我们发现脉冲梯度自旋回波方法本身的一个缺陷,并找到已发表文献中出现争议的原因。

燃煤PM_(10)在高梯度磁场中的捕集

根据高梯度磁分离原理,在考虑磁场、流场、布朗扩散和惯性作用的情况下,建立了高梯度磁场捕集燃煤可吸入颗粒物的模型,计算了颗粒捕集效率,并将计算结果与试验结果进行对比分析。结果发现,在0.023～9.3μm的粒径范围内,颗粒捕集效率计算值与试验值呈现的趋势基本一致,1～9.3μm的颗粒计算值与试验值吻合较好,误差在5%以内。较高的颗粒磁化强度、磁场强度以及较长的停留时间均有利于颗粒在磁场中的捕集,布朗扩散对于dp〈1μm的颗粒捕集效率有较大促进作用,而惯性作用对颗粒捕集效率影响微弱。研究表明,采用高梯度磁场捕集燃煤可吸入颗粒物是一种有效可行的方法。

基于γ-Fe_2O_3的高梯度磁场中燃煤可吸入颗粒物脱除实验

利用流化床气溶胶发生器分别产生2种不同磁特性的燃煤可吸入颗粒物，在高梯度磁场试验装置中通过添加γ—Fe2O3，进行了可吸入颗粒物脱除的实验研究．结果表明γ—Fe2O3，对高梯度磁场中提高可吸入颗粒物的脱除效率有一定的促进作用．当γ—Fe2O3，的添加量为0．003～0．012g／g（飞灰）时，2种可吸入颗粒物的总脱除效率提高了20％～50％不等，并且γ—Fe2O3对饱和磁矩较大样品的脱除效率促进作用较大；可吸入颗粒物脱除效率随外加磁场、磁介质填充率、磁种与飞灰质量比的增加而增大；磁场开启后，可吸入颗粒物脱除效率的变化可分为缓慢提高、快速提高和稳定3个阶段．

单边核磁共振磁体梯度磁场设计的Gram-Schmidt正交化拟合方法

针对传统圆形Halbach磁体结构封闭难以应用于开放式核磁共振中的缺点,提出一种半椭圆形分布的开放式Halbach磁体结构。调节各磁体模块中心点所在椭圆曲线的长轴长度,计算YOZ平面内不同高度上磁场的平坦程度,使用Gram-Schmidt数据拟合方法,得到一种平坦程度最优的磁体结构。优化结果表明:该结构磁体可在YOZ平面上50mm×50mm范围内产生水平方向平坦,垂直方向近似梯度变化的磁场,梯度值为2mT/mm,且获得一个面积为4mm×4mm,均匀度为1.3×10-3,场强为0.073 9T的均匀磁场区域。根据优化设计结果,搭建了实际磁体系统,并对该磁体系统的磁场进行测量,测量结果与设计结果一致。该开放式磁体优点在于垂直方向的梯度磁场由永磁体结构自然形成,不需额外的梯度线圈,从而简化了梯度编码系统的设计。

线锯切割中锯丝的高梯度磁场数值和理论分析

线锯切割常用锯丝——镀铜钢丝,作为一种聚磁材料,在匀强磁场中会被磁化产生高梯度磁场,对其附近的磁性磨粒产生磁力作用,使磨粒吸附在锯丝上,故在游离磨料线锯切割中添加辅助磁场,增加了切割区域内磨粒的数量,更有利于切割。为进一步研究锯丝产生的高梯度磁场,通过对辅助磁场与锯丝组成的磁系统进行数学建模,采用有限元的方法对整个系统进行数值模拟,发现辅助磁场的改变与产生的高梯度磁场的磁感应强度存在关系,即高梯度磁场的磁感应强度会随着永磁体之间距离的减小、永磁体宽度和高度的增大而变大。并通过理论计算与仿真结果的对比验证了仿真的正确性。