核爆炸早中期电磁脉冲产生的数值模拟方法

由于核电磁脉冲(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)电场与爆炸当量、爆高、方位角、大气参数和观测位置等密切相关,NEMP产生的数值模拟是非常复杂的问题。本文评述了核爆炸电磁脉冲产生过程的数值模拟方法,包括NEMP产生的物理模型、γ射线和中子在大气中输运及康普顿电流源、大气电导率模型和电磁场求解方法;给出了NEMP的典型数值模拟结果,主要包括早期电磁脉冲和中期电磁脉冲联合模拟结果,并分析了早期电磁脉冲和中期电磁脉冲峰值、起止时间和频谱等特征参数。

大型双板导波天线对核电磁脉冲传输损耗和畸变特性

大型导波核电磁脉冲模拟器可为系统级装备试验提供自由空间辐照环境。针对此类模拟器常用的双板导波天线可能存在的传输损耗和波形畸变问题,以电磁仿真软件和算例对比分析研究了3种主要的影响因素,包括土壤的介电损耗及其抑制、前锥板向平行板转折的结构不连续、线栅阵列代替金属板的缝隙泄漏。研究结果表明:对上下极板等宽的情形,土壤损耗可使电压传输效率降低25%以上;适当展开下极板宽度可屏蔽土壤损耗;上极板转折处的结构不连续可导致平行段试验空间内电场呈现双峰交叠、幅度降低、波形畸变等特征;最大线间距0.3 m不会导致前沿显著变化。作为工程应用案例,设计了前锥长度60 m、顶高15 m、下极板拓宽3 m、由100根线栅阵列构成上极板的导波天线,试验空间超过20 m×20 m×10 m,实现了前沿2.5~3.0 ns双指数脉冲的无损耗、无畸变传输。

高空核爆炸晚期核电磁脉冲的数值模拟研究

根据高空核爆炸晚期核电磁脉冲(E3)的产生机理,将E3的计算分解为大气电离、碎片云运动、大气等离子体运动和低频电磁场在等离子体中的传播4个过程,给出了E3的数值模拟方法。利用该方法模拟了美国Starfish试验的E3过程,通过与试验观测地磁数据的比对验证了该方法的正确性。对离子的能量沉积分析结果表明,爆心正下方存在大气等离子体火球,能量峰值约为175 km,此火球向下膨胀导致地磁场增强,向上运动导致磁场变弱。该结果解释了Starfish试验地磁扰动波形的变化机理,与原有解释机理相比,无需引入额外的假设。

低频磁脉冲治疗仪在胃炎患者治疗中的应用

观察低频磁脉冲治疗仪辅助治疗慢性胃炎的疗效。方法 我们本次研究选取对象的是在2022年3月至2023年3月之间在我院确诊的110位胃炎患者,每组患者随机分配,即对照组55例,观察组55例,从治疗方案上对比,对照组实施常规性药物治疗模式,观察组在药物治疗的基础上实施低频磁脉冲治疗仪进行治疗。对两组患者的临床治疗疗效、治疗的安全性进行对比分析。结果 对照组患者实施药物治疗,观察组患者在药物治疗的基础上实施低频磁脉冲治疗仪辅助治疗,两组患者护理满意度和生活质量评估和对两组患者的治疗疗效、治疗安全性进行对比分析。观察组患者治疗疗效、治疗满意度、治疗后的生活质量评分等都优于对照组,且P<0.05,具有统计学意义。结论 低频磁脉冲治疗仪辅助治疗能有效提高胃炎病人的临床疗效及护理满意度,并改善生活质量。

低频磁脉冲治疗仪在前列腺增生辅助治疗中的应用分析

研究低频磁脉冲辅助治疗前列腺增生症的疗效。方法 选择我院2022年3月至2023年3月收治的前列腺增生症患者60例作为研究对象。随机方法将所有研究对象分为观察组和对照组,每组30例。对照组采用常规护理和药物治疗。观察组在对照组基础上,用低频磁脉冲治疗仪联合治疗。比较分析其他组患者的疗效。结果 观察组患者在尿失禁持续时间、尿失禁发生率方面效果较好,相比较对照组有显著的统计学差异(p<0.05)。结论 低频磁脉冲治疗仪在前列腺增生辅助治疗中,患者病情进展均有所改善,表明治疗仪临床应用效果较好,适用于广泛推广。

磁脉冲点焊焊枪的设计及仿真分析

目的根据现有平板线圈的不足,设计了一种用于自动化作业的磁脉冲点焊焊枪。方法采用有限元模拟方法对比分析了磁脉冲点焊焊枪线圈和现有平板线圈的性能差异,并对磁脉冲点焊焊枪线圈的结构进行了优化。结果当线圈工作部分高10 mm、宽4 mm时,焊枪线圈和平板线圈的最大电流密度、最大磁感应强度、最大洛伦兹力分别为3.142×10^(10)A/m^(2)和3.639×10^(10)A/m^(2)、19.40 T和21.69 T、5.149×10^(11)N和1.626×10^(12)N。当线圈工作部分宽4 mm时,随着高度由10 mm降低至4 mm,焊枪线圈的最大电流密度和最大洛伦兹力分别提升了27.56%和57.64%。当驱动能力接近时,焊枪线圈所产生的位移仅为平板线圈的13.09%。当焊枪线圈工作部分截面为10 mm×10 mm的方形时,飞板凸台在20μs时的速度仅为200 m/s;而当截面为ϕ5.6 mm的圆形时,飞板凸台在19.2μs时便产生237 m/s的速度。结论在工作部分的高度和宽度相同的情况下,焊枪线圈的性能要弱于现有平板线圈的性能。在宽度不变的条件下降低焊枪线圈工作部分的高度可以增大飞板的电流密度、洛伦兹力和速度,并且在性能相近的情况下,焊枪线圈工作部分所受应力要小于现有平板线圈所受应力。另外,将磁脉冲点焊焊枪线圈工作部分的截面由方形替换为相同面积的圆形,可以获得更优的焊接条件。

核电磁脉冲对计算机机箱的时频域电场耦合特性研究

为研究计算机机箱对核电磁脉冲的时域和频域耦合特性,采用基于时域有限积分法的电磁仿真软件,对计算机机箱采取不同孔缝形状、孔缝布局和机箱内不同位置的电场耦合规律进行了数值仿真。结果表明:机箱的电场屏蔽效能随频率的增加而下降,在谐振频率处达到最小值;同样孔缝面积时,机箱采用圆形孔缝、多圆孔阵列的瞬时电场屏蔽效能和各频点电场屏蔽效能均最优;机箱内的瞬时电场屏蔽效能和各频点屏蔽效能随着与孔缝距离的增大而提升,电场极化方向上的电场屏蔽效能提升缓慢,非极化方向上的电场屏蔽效能提升较快。对提升计算机机箱的屏蔽效能,优化内部电子器件与线路的合理布局提供参考。

集磁器内壁轮廓形状对磁脉冲辅助半固态钎焊接头连接质量的影响

针对磁脉冲辅助半固态钎焊工艺中使用等内径集磁器连接铜、铝管件时存在的界面氧化膜去除效果不均、扩散层深度差异较大等问题,通过数值模拟方法分析了集磁器内壁轮廓形状及其结构参数对界面冲击应力及钎料剪切流变速率的影响。为实现连接区域内界面冲击及轴向剪切流变沿轴向分布的均匀性,对集磁器形状结构参数进行了优化,并针对性地制造了相应的集磁器,在特定的工艺参数下进行了系列钎焊实验。结果表明,相较于常规等内径集磁器,优化后的集磁器能够更好地去除母材表面氧化膜,促进界面扩散反应并减少连接缺陷,扩散层厚度增加且分布更为均匀,接头性能得到有效提升。

双线圈与单线圈磁脉冲辅助微冲裁对比与分析

为进一步研究磁脉冲辅助微冲裁工艺,提出使用双线圈替代单线圈的磁脉冲辅助微冲裁方法,采用对比试验的方式进行了成形孔宏观效果及冲裁断面质量分析,从而对双线圈与单线圈成形率与冲裁断面质量优劣进行了对比。结果表明,在成形孔的宏观效果方面,双线圈的孔成形率远高于单线圈,双线圈的应用提高了磁脉冲辅助微冲裁的能量利用率。单线圈磁脉冲辅助微冲裁的冲裁断面光亮带占比最高仅有15.3%,而双线圈的冲裁断面光亮带占比最高高达59.6%,双线圈冲裁质量远优于单线圈。

核电磁脉冲中非电离辐射作用于人体的电磁场和温度场仿真

采用国际电工委员会制定的双指数脉冲波形模拟核电磁脉冲,分析脉冲波形主要谐波分量的幅值、频谱及相位。在多物理场仿真软件COMSOLMultiphysics建立偶极子天线模型及人体三维模型,通过电磁场与热场耦合模块,求解人体组织中感应电场强度、磁场强度、比吸收率(Specificabsorptionratio,SAR)和温度场分布。将结果与国际非电离辐射防护委员会(International commission on non-ionizing radiation protection,ICNIRP)制定的《限制电磁场暴露导则》进行比较。结果表明:人体距离暴露源1 km时,感应电场强度、磁场强度、局部最大SAR值和平均SAR值分别为88.8 V/m、0.58 A/m、0.66 W/kg、0.011W/kg。感应电场强度和磁场强度超过了ICNIRP规定限制59.8V/m和0.22A/m。但在10km处,电场、磁场、局部最大SAR值和平均SAR值都满足安全限制。人体组织中温度升高主要集中在大脑处,暴露时间为6min时,温升为0.2171℃,符合ICNIRP规定的局部温升2℃和核心温升1℃限值的要求。本研究结果为核电磁脉冲环境中人体遭受电磁暴露的健康风险安全评估提供了一定的科学依据。

基于TEM喇叭的电磁脉冲辐射天线优化设计

针对TEM喇叭天线终端反射大、低频辐射效率低的问题,对其进行了仿真优化设计。采用时域分析方法,分析了端部加载电阻与背部加载电阻的低频补偿方法,对TEM喇叭天线的尺寸、极板顶角等结构参数进行了优化,采用末端卷边结构,提升了辐射场的峰值场强与脉宽。根据仿真优化结果,研制了长度2.5 m、天线极板间张角45°、天线极板顶角45°的TEM喇叭天线,通过实测验证了仿真结果。结果表明,加载电阻可以有效降低反射,背部加载电阻方式的峰值场强和脉宽比端部加载电阻高,且采用4个电阻并联加载的效果较好;适当增加天线长度、极板顶角以及极板间夹角可以提高天线辐射性能。该研究结果为TEM喇叭天线在辐射式核电磁脉冲试验系统的应用提供了参考。

长线缆高空核电磁脉冲效应的数值求解及仿真分析

本文研究了高空核电磁脉冲的作用下线缆的耦合效应,采用了Agrawal模型传输线分析方法,对高空核电磁脉冲耦合效应下的感应电流和电压进行了解析求解,讨论了入射波电场位于入射波平面左侧和右侧这两种情况时负载端感应电流数值解析式的差异,并通过MATLAB软件仿真,分别分析了这两种情况下不同线缆负载、线缆长度、线缆高度对终端感应电流的影响。

高空核电磁脉冲空间分布特征研究

目的评估一定范围内高空核电磁脉冲,计算高空核电磁脉冲电场强度,以及研究电场强度的空间分布特征。方法从高空核爆炸物理过程出发,结合现有的理论成果和相关计算公式,对高空核爆产生早期高空核电磁脉冲的场强数值计算过程进行推导,并编写相应计算程序。结果得到指定情况下的核电磁脉冲时域波形和观测范围内电场强度分布,计算结果与IEC标准中变化规律一致。此外,对不同爆炸当量、爆炸高度、爆炸位置和不同观测位置下电场强度进行了计算,并对高空核电磁脉冲空间分布特征进行了分析,讨论了各主要计算参数对高空核电磁脉冲电场强度和时域波形的影响。结论爆炸高度增加,高空核电磁脉冲场强峰值降低,到达场强峰值的时刻延后。随着爆炸当量的增大,高空核电磁脉冲场强峰值也会增加,但会随着当量变大增速变缓直至趋向饱和,到达电场峰值的时刻也会相对提前。随着纬度的增大,场强峰值也随之增大。随着观测高度的增大,场强峰值呈线性趋势有一定升高。

典型材料的高空核电磁脉冲屏蔽效能评估

随着信息技术和半导体技术的不断发展,现代电子设备的集成化程度和电磁敏感性都在不断提高,特别是在面对高空核电磁脉冲(High-altitude Nuclear Electromagnetic Pulse,HEMP)这种具有超高场强、较宽频带和极短上升沿的强电磁脉冲时,极易成为攻击目标而影响正常工作。在参照国内外各种权威标准的基础上,利用CST电磁环境仿真模拟软件,通过测试不同类型、不同尺寸和不同条件下典型材料的HEMP屏蔽效能,分析研究典型材料的HEMP防护规律,为后续利用典型材料提高电子设备的HEMP防护能力,以及高性能HEMP防护材料研究和制备提供重要数据支撑。

磁脉冲振车装置支撑机构力学分析

以翻车机非靠车侧磁脉冲振打头的支撑机构为研究对象,分析其在运动过程中各杆件的受力并计算施加给磁脉冲振打头的预压力。首先对翻车机与支撑机构之间的运动状态进行分解,确定了4个变化阶段的状态;然后针对各个阶段的运动状态进行整体受力分析,推导了关键点的受力计算公式;最后给出了磁脉冲受到的预压力与翻车机旋转角度之间的变化关系。该理论方法对同类产品具有重要的参考和应用价值。

组合型高压电力线核电磁脉冲防护滤波器设计

为避免10 kV电力线面临的核电磁脉冲等强电磁脉冲的威胁,本文设计了一种瞬态抑制电路与稳态滤波电路相结合的高压电力线核电磁脉冲防护滤波器。通过仿真分析与研究,结合实际试验,验证了电路结构的可靠性。该组合型高压电力线核电磁脉冲防护滤波器弥补了一般电源滤波器无法抑制强电磁脉冲干扰的缺陷,并具有工作电压高,绝缘性好,滤波后残余电流低,滤波效果好的特点。

某数据链设备高空核电磁脉冲防护设计

文章以某数据链通信设备作为研究对象,分析了高空核电磁脉冲特性,并进行理论计算,采用电磁仿真软件FEKO构建了通信设备天线模型,重点分析了通信设备天线在高空核电磁脉冲环境下的频域和时域响应情况。仿真结果表明,高空核电磁脉冲对100MHz以下无线通信设备影响很大,高空核电磁脉冲从天线耦合进入射频收发信机后,会对设备造成严重损伤。为了降低高空核电磁脉冲对设备的损伤,本文在理论分析和仿真的基础上,对舱外天线和舱内设备进行防护。在理论分析和仿真的基础上,使用高空核电磁脉冲模拟器进行试验,试验结果表明,增加高空核电磁脉冲防护的某数据链设备可满足高空核电磁脉冲使用环境要求。

抗核电磁脉冲特种控制电缆的研究

本文通过对核电磁脉冲的特点和对装备系统的潜在影响进行分析,明确了抗核电磁脉冲电缆的重要性和紧迫性,针对目前市场上普通电缆在核电磁脉冲环境下易受损的现状,提出了特种控制电缆的研究办法,随后,对抗核电磁脉冲特种控制电缆的整体结构、抗核电磁脉冲屏蔽效能、抗拉强度等进行深入具体地研究,为保证特种控制电缆的抗核电磁脉冲提供一种研究方向。

基于6014铝合金汽车引擎盖的冲压预成形—磁脉冲渐进校形工艺机理研究

本文建立了6014铝合金汽车引擎盖冲压模型、回弹模型和磁脉冲校形模型。对校形过程中板件变形行为和变形历史进行研究,分析磁脉冲校形的成形机理。结果表明,校形工艺的成形过程中,板件发生了剧烈的碰撞,随后在电磁力和反弹力的双重作用下发生多次“碰撞-反弹”的震荡现象;碰撞引起了最大剪应力的突变,震荡现象又使板件的应力得到重新分配,进而实现了精准校形。

低频磁脉冲治疗仪应用于高血压患者血压控制的效果

基于高血压患者血压动态变化情况,如何采取复合型临床治疗方案,强化高血压患者控制血压的能力,成为目前高血压患者治疗的关键。方法 于2022年2月至2023年8月之间,选取入我院接受治疗的100例高血压患者,按随机均等分组的方法,分成对照组和观察组,且每组患者例数50。按照不同治疗方法,观察组采取常规治疗模式下的低频磁脉冲治疗仪治疗,而对照组依旧采取常规治疗法;对比两组患者的主要观察指标,如血压变化、心率指标的差异性、血脂水平的变化,例如血脂指标包含有总胆固醇、甘油三酯等,为了对以上指标数据进行对比,需要选取SPSS25.0数理统计软件,对两组患者检测到的相关数据进行统计、分类处理。结果 观察组患者采取常规治疗模式下的2022年2月至2023年8月之间治疗,其中血压控制水平由于对照组,心率指标数据优于对照组,血脂水平检测方面,观察组优于对照组,且三项指标数据的整体水平优于对照组,因此可说明,观察组患者临床治疗效果明显优于对照组,例如收缩压、血脂指标数据等,各项参数差异性显著化;结论 在常规治疗的基础上,施加低频磁脉冲治疗仪,对于提升整体治疗效果,优化和改善各项身体指标具有积极意义,因此值得在临床治疗中广泛应用和推广。