Experimental and Numerical Investigation of the Performance of Turbulent Heat Transfer in Tubes with Different Cross-Sectioned Wire Coils

The thermal-hydraulic performance of plain tubes with and without wire coils in turbulent regimes is investigated experimentally and numerically.The effects of wire coil distribution(circular cross section)within the tube were explored experimentally,and water was employed as the working fluid.The numerical simulation was carried out using software programmer ANSYS Fluent 2019 R3 using the finite-volume approach.In the turbulent regime,six cross-sectionedwire coilswere analyzed,including:circular,rectangular,hexagonal,square,star shape,and triangle.The utilization of a tube with a wire coil has been shown to increase heat transfer rate and pump consumption.The results indicate a high level of concurrence,as the deviations are all below 8%.Compared with plain tube,the wire coils,according to the arrangement(TWD),gave the best PEC.The heat transfer enhancement ability of different cross sections follows the following order:StCS>RCS>HCS>SqCS>CCS>TCS.Also,the sequence of pump consumption for each cross section is as follows:RCS>StCS>SqCS>HCS>CCS>TCS.

AN EFFICIENT RF COIL FOR GENERATING A CIRCULAR POLARIZED MAGNETIC FIELD

The configuration, magnetic field calculation and field distribution of the birdcage RF coil is pre-sented. This type of coil can produce a circular Polarized magnetic field. It has been widely used in the MRIsystem for head and whole-body imaging which can achive nearly optimal RF field uniformity and signal-to-noise ratio(SNR). The rnagnetic field is evenly distributed over the coil. The features of the birdcage coil areanalyzed on the basis of numerical simulation and experimental studies.

智能室内停车场定位导航系统设计

如今,各大商场的地下停车场日趋普遍化和复杂化。随着汽车持有量的急剧增长,车主在庞大的地下停车场中泊车寻车成为了难题。为此,提出了一种实现智能导航和停车管理的解决方案。依据室内定位及导航技术的应用需求,利用光敏模块、环形线圈检测及红外循迹技术,对停车场地形进行红外扫描,通过STM32单片机将数据传输到接收端。用户只需按照主控制器返回给终端的信息,即可快速实现点对点的定位服务。这一方案旨在提高人们出行的便捷性,并为加强城市停车规范管理提供可行性方案。

电动汽车无线充电系统中弯道互感优化研究

针对采用感应耦合电能传输技术的电动汽车无线充电过程中,汽车内部的能量拾取线圈在转弯过程中互感下降问题,提出使用内嵌入圆形线圈进行补偿,并通过遗传算法、理论推导和仿真验证,得到了补偿线圈最优化匝数和统一规格参数。通过搭建COMSOL Multiphysics平台、MATLAB/Simulink平台结合的仿真平台和实物实验平台,实验数据证实:在转弯时采用内嵌圆形线圈进行补偿,优化补偿后互感波动保持在±0.4%左右,由于互感波动的平稳,使得电动汽车能量拾取系统电压优化补偿后波动为3.6%。

无线电能传输带凸字环形有界磁屏蔽任意位置圆形线圈互感计算方法

互感是无线电能传输系统中的重要参数之一,精确计算互感可为无线电能传输设计及优化提供理论依据,然而目前带凸字环形有界磁屏蔽任意位置圆形线圈互感计算问题还未解决。该文提出空间边界矢量解析法对互感进行精确求解。此方法通过边界条件求解各区域磁矢势,利用空间矢量坐标变换法,结合诺依曼公式得到任意位置互感计算表达式。通过仿真和实验对所提公式的有效性进行验证,互感计算值和实验值之间误差最大为2.86%。互感计算值、仿真值和实验值吻合良好,验证了所提计算方法的正确性。该文所提模型结构,可为水下供电提供更灵活的布局,且在同等规格下,该模型结构相比传统圆盘形结构节省19.6%的材料,其除高角度偏转外互感可达到圆盘形互感的99%。

平行共轴圆线圈互感系数的测量与计算

利用诺依曼公式和数值积分软件,计算出两平行共轴矩形截面圆线圈的互感系数,同时分别利用电感仪表、伏安法和电磁感应法对互感系数进行测量。实验测量值与理论计算值之间的相对误差均低于5%,实验与理论计算相互验证,得到互感系数和耦合系数随两线圈之间距离的变化曲线,从而对设计互感线圈提供理论参考。

Matlab与实验相结合测量载流圆线圈磁场的新方法探究

通过搭建RLC串联谐振与电磁感应法测量载流圆线圈磁场的理想化模型,利用Matlab编程仿真,模拟不同电容与载流圆线圈串联达到谐振时,具有串联电容C越小,感应电动势U_(m)越大的分布规律.Matlab仿真结果说明RLC串联谐振改进电磁感应法测量载流圆线圈磁场科学可行,并对实际实验提供指导.实际实验效果最佳的3种电容即0.099μF、0.100μF、0.11μF中,U_(m)实测结果符合Matlab仿真规律.最小电容即电容为0.099μF时,圆线圈中心磁场测量误差仅为2.23%,精确度最高,远远高于传统电磁感应法测量误差15.67%.基于Matlab与实验相结合设计了一种测量载流圆线圈磁场的新方法,操作简便,现象明显,精确可靠,可推广到其他不同类型的线圈激发的弱磁场测量.

数字式匝间检测仪检测盲区及风力发电机匝间短路分析

【目的】数字式匝间检测仪可为匝间绝缘检测提供直观的数据反馈,但实际检测过程中会出现检测显示匝间绝缘不合格但解剖线圈后无法找出绝缘问题或者检测显示合格但试验时匝间短路的情况,因此,急需排除检测干扰因素,提高检测结果的准确性。【方法】模拟了3种不同的线圈安装位置和2种不同的线圈安装状态来进行验证,并人为地制造线圈缺陷来测试设备的检测盲区。【结果】结果显示,圈式线圈安装位置和状态差异会导致数字式匝间绝缘检测仪的波形不重合度值升高,数字式匝间绝缘检测设备对人为制造的匝间绝缘缺陷无反馈。【结论】线圈附近的金属部件状态差异会对匝间波形不重合度值有很大影响,数字式匝间检测仪不能检测出未接触短路的匝间绝缘缺陷。通过对电机匝间绝缘事故原因进行分析,进一步证明了这一结论,验证结果对电机制造行业规避匝间绝缘缺陷具有积极作用。

各向异性磁介质中载流圆线圈的磁场

在μ１１＝ μ３３条件下的线性各向异性磁介质中，已可求出载流圆线圈轴线上的磁场，以及其它电流所激发的磁场，但其适用范围受到一定限制． 文中在已给出的各向异性磁介质中毕奥－萨伐尔定律笛卡儿坐标形式的基础上，求出μ１１＝ μ３３的更一般情况下的各向异性磁介质中载流圆线圈轴线上的磁场，得到适用范围更广的计算结果，为求解一般情况的各向异性磁介质中电流的磁场提供了范例． 在此基础上，可进一步求解一般各向异性磁介质中，载流直螺线管所激发的磁场．

重复经颅磁刺激仪的优化设计

本文建立了RLC磁刺激仪模型 ,给出了模型参数计算方法。将磁刺激系统的性能指标分为三部分 :反映磁刺激仪输出性能的损耗能量 ;反映线圈输出性能的峰值磁能 ;反映线圈结构的几何变量。在给定磁刺激条件下 ,调整平面螺旋线圈的结构并计算出依赖于线圈结构参数的磁刺激仪和线圈输出性能值 ,从而 ,寻找最优的系统参数。优化结果表明 :线圈外半径和线的直径 (或截面面积 )是关键因素 ,选择合适的线圈外半径和线结构可以大大降低功耗 ,提高磁刺激频率 。

平行共轴三线圈磁场均匀性分析

对平行共轴三个圆形线圈形成的匀强磁场进行了研究 .通过数值计算 ,分析了平行共轴三线圈磁场的均匀性 .计算结果表明 ,平行共轴三线圈系统的磁场强度、磁场均匀性及分布范围明显优于亥姆霍兹线圈 。

圆电流和亥姆霍兹线圈磁场的研究

根据毕奥-萨伐尔定律,导出了圆电流磁场分布的级数解表达式.应用磁场叠加原理,得到亥姆霍兹线圈的磁场分布的普遍表达式.由此讨论了亥姆霍兹线圈之间近轴和轴线上磁场的分布情况.并给出亥姆霍兹线圈产生均匀磁场区的条件.

均匀梯度磁场的研究

从分析单个圆线圈磁场特点出发,探讨利用圆线圈产生均匀梯度磁场的原理和方法,给出一种圆线圈装置的设计,并对磁场梯度均匀性进行数值估计.数值计算表明这种设计得到的磁场梯度均匀性相对误差高于位置偏移的二次方以上.

3个共轴圆线圈形成的匀强磁场

分析了 3个共轴圆线圈形成磁场的均匀性 ,得到了 3个共轴圆线圈形成匀强磁场的条件 ,并且通过数值计算 ,全面展示 3个共轴圆线圈磁场的均匀性 .只要合理配置 3个共轴圆线圈的大小、线圈中的电流强度和线圈之间的距离 ,3个共轴圆线圈的磁场在强度和均匀性方面都优于亥姆霍兹线圈的磁场 .

无线电能传输系统带双层有界磁屏蔽任意位置圆形线圈的耦合系数计算

耦合系数是无线电能传输系统的关键参数之一,准确的耦合系数计算是优化无线电能传输系统结构和提高传输效率的重要理论依据。目前还没有带双层有界磁屏蔽任意位置圆形平面螺旋线圈之间的耦合系数计算方法。为此该文通过麦克斯韦方程组推导出双层有界磁屏蔽条件下的矢量磁位表达式,利用边界条件及空间几何关系得到任意空间位置的耦合系数公式。与传统的近似计算方法不同,该文所提出的耦合系数计算可以对圆形平面螺旋线圈间的耦合系数进行精确的数值求解。最后,以两个圆形平面螺旋线圈间多种相对位置的变化情况为例,计算值、仿真值与实验值吻合良好,验证了所提计算方法的正确性。

Halbach磁体中柱面匀场线圈的设计方法

Halbach磁体场强高、体积小,是永磁台式核磁共振波谱仪的理想磁源。为开发高分辨永磁台式核磁共振波谱仪,需要使Halbach磁体的磁场达到高度均匀。引入在超导磁体中被广泛使用的鞍型线圈,设计了一种由鞍型线圈组成、能够对Halbach磁体的横向磁场进行补偿的柱面匀场线圈。仿真和实验结果证明了设计方法的正确性。

空心矩形截面圆柱线圈自感计算的新方法

对空心矩形截面圆柱线圈的自感的多重积分表达式进行了分析,指出了该积分难于处理的原因,并对此引入距离倒数的级数展开使被积函数变量去耦,使积分过程大为简化,并据此推出空心矩形截面圆柱线圈自感新的计算公式。特殊情形的单层线圈与盘式线圈的自感公式也一并给出。这些新公式包含Bessel函数、Struve函数、第一类和第二类完全椭圆积分。随后对本文提出的公式进行了数值计算并与已有文献中的结果进行了比较。数值结果表明,相较已有的公式而言,这些新的公式以足够简洁的形式给出高精度的计算结果,使空心矩形截面圆柱线圈以及单层圆柱线圈、圆盘线圈的自感计算效率与精度得以提高。

任意两共轴圆线圈间的互感系数及磁感线的分布

从一个圆电流的矢势出发,导出了任意两共轴圆线圈间互感系数的函数表达式,根据其函数表达式,由数学软件MatLab绘出了互感系数随两线圈间距离及两线圈半径变化的分布图.然后再从一个圆电流的矢势出发,导出了任意两共轴圆电流线圈磁感线所满足的方程,按照磁感线方程也绘出了其磁感线在空间的分布图.

胶囊内窥镜新型外磁场驱动系统模型与仿真

为了克服传统推进式和被动式内窥镜在医用检查时存在的不足,提出了一种由三个同轴圆线圈和两对平行鞍线圈组成的胶囊内窥镜新型外磁场驱动模型。胶囊内窥镜内部嵌入NdFeB永磁体,通过控制外部线圈的电流来驱动永磁体,带动内窥镜在体内运动。在实验过程中,运用ANSOFT电磁场仿真软件分别对三个同轴圆线圈和鞍线圈的磁场分布进行了分析,结果表明,该模块能够产生三维匀强磁场,符合驱动无线胶囊内窥镜在体内运动的要求,并且结构简单紧凑,可控性高,有利于提高检测效率。

HL-2M装置极向场线圈大截面铜导体的制造工艺研究

介绍了HL-2M装置极向场线圈所需的大截面外方内圆铜导体的规格,用二辊周期式轧管机进行冷轧的工艺技术以及所做的多项检测。用这个技术制造了具有冷却水孔道的大截面外方内圆铜管。测试结果表明,该工艺生产的外方内圆铜管在尺寸及各项性能上均满足HL-2M托卡马克装置极向场线圈的加工要求。