磁链法计算并联细导体段电流分配的误差分析

能量法计算导体段电感的理论完备自洽,计算结果准确,但对全场域的积分复杂,计算效率低。磁链法只需对导体区域积分,计算简单,已广泛应用于导体段电感计算。但现有基于磁链法的电感计算方法因不满足电流连续性定律,计算结果存在误差,因此基于磁链法求得的电感用于计算并联导体段的电流分配也会导致误差,而现有文献尚未对其进行系统研究。该文首先针对工程中常见的电流单端注入单端流出的并联细导体段模型,推导磁链法计算并联支路电流的误差公式,揭示了误差电流正比于真实电流,且只与并联导体组的自感以及总电流注入、流出点的距离有关。该文的理论分析与计算修正了采用磁链法计算的并联细导体电流分配结果,在不降低计算速度的同时提高了计算的准确度,可为工程应用提供参考。

改进电流丝法及其在感应线圈炮场路结合分析中的应用

对线圈炮路方法——电流丝法进行了修改,通过对激励线圈进行剖分提高了等效网络中的互感计算精度,使电流丝法能够更准确地分析线圈炮的性能。为了验证修改后电流丝法的有效性并对线圈炮的电磁暂态进行研究,将电流丝模型计算得到的激励线圈电流加载到对应的场模型中,实现对线圈炮的场路结合分析。线圈炮的场模型基于三维组合网格法建立,组合网格法使用2套网格分别离散静止和运动区域,2套网格之间没有拓扑约束从而克服了常规有限元法在处理运动导体涡流场问题时需要重剖分的麻烦。通过电流丝法改进前后场路结合法计算结果的对比可知,对激励线圈进行剖分可以提高场分析和路分析结果的一致性。提出的场路结合法使感应线圈炮的精细化分析成为可能。

径向磁场与环向电流作用的电磁发射模式

常规线圈型电磁发射器的径向应力远大于轴向加速力,因此构建了径向磁场与环向电流作用的多极矩场电磁发射模式;介绍了多极矩场电磁发射器的系统设计,分析了弹射部分和多级加速部分电磁力的产生,基于抛体电流丝法建立了发射系统的机电方程;采用电磁场有限元与瞬态电路耦合法,仿真分析了单级8极矩场电磁发射的瞬态过程;搭建原理性缩比实验,验证了多极矩场电磁发射模式的可行性。

基于电流丝法的多级同步感应线圈炮电枢温升计算

针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明:发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。

感应线圈炮性能的场路结合分析

线圈炮性能分析对于线圈炮的实验研究和电磁结构优化非常重要。本文使用电流丝模型对线圈炮进行路仿真,电流丝模型将线圈炮控制方程归结为非线性变系数常微分方程组的初值问题,路模型易于编程实现,从中可发现系统性能对可变参数的依赖关系。使用组合网格法建立线圈炮场模型,组合网格法使用两套相互独立的网格对场域进行离散,克服了常规有限元法在处理运动电磁问题上需要重剖分的麻烦。文中使用路模型和场模型相结合的方法对三级同轴感应线圈炮进行了仿真,实现了对线圈炮这类复杂的运动导体涡流场的三维场分析,获得了线圈炮发射过程中空间磁场分布和电枢涡流分布。通过对比两种模型的仿真结果,证实了它们的一致性和有效性。

用丝电流方法快速识别HL-2A等离子体边界

利用等离子体外部测量的磁场信号,使用丝电流方法对HL 2A等离子体边界进行了快速识别。介绍了该方法的原理、相关的测量系统配置和该程序的研制进展。对识别结果进行了讨论。

目标函数对电流丝模型识别等离子体边界的影响

根据等离子体边界附近的磁场测量信号,利用电流丝模型快速识别了等离子体的边界。介绍了该模型的基本原理,并重点研究了目标函数的选择对快速识别等离子体边界的影响。

真空荧光显示器灯丝温度特性的研究

为了对真空荧光显示器(VFD)灯丝温度在排气、激活和老化等工艺过程中进行有效的参数控制和最优选择以提高产品合格率,基于实测每个步长电压下的灯丝电流数据,通过建立灯丝温度特性的基本算法模型,采用最小二乘法得到了灯丝电阻率随灯丝温度变化的公式,利用牛顿迭代法确定了每步电压下的灯丝温度.最终实现了只需根据每步电压便可完成灯丝温度特性的计算与分析,并自行开发了便于工程应用的计算软件.研究结果表明,灯丝电阻率和灯丝温度符合线性关系,灯丝温度分别随灯丝电压、电流变化的Weibull拟合公式很精确,灯丝电流计算值与实验值相比误差很小.提出的理论模型、实验方案和计算方法为VFD灯丝温度特性规范设计提供了理论依据和技术参考.

电流丝法在电磁成形线圈电流和工件电磁力计算中的应用

电磁成形系统中线圈放电电流和工件电磁力的精确求解对于探究工件的动态变形行为及优化电磁参数至关重要。目前有限元法被广泛用于计算上述两个参数,但在电磁场-结构场耦合计算的过程中,当工件存在大/复杂变形时易引起空气网格畸变,进而导致电磁计算精度低、收敛性差及计算耗时长等问题。为此,基于电流丝法研究电磁成形线圈电流和工件电磁力的求解方法,并以COMSOL有限元数值分析结果为基准对比分析传统型和改进型电流丝法的求解性能。研究表明,所提出的改进型电流丝法因对线圈各匝导线进行了细分而显著提升了等效电路模型中丝单元互感及互感梯度的计算精度,进而能更准确地反映趋肤效应下的线圈电流和工件电磁力分布特征。在此基础上,探究改进型电流丝法在不同放电频率、导线尺寸及工件形状等条件下的参数求解性能,进一步验证了所提方法在电磁成形系统中的有效性和适用性。

SUNIST球形托卡马克等离子体边界识别研究

利用电流丝模型对SUNIST球形托卡马克等离子体边界重构进行了模拟计算。结果表明,用电流丝模型能够比较好地对等离子体自由边界进行快速识别,与EFIT平衡计算的边界径向平均误差小于6mm。

不同带载方式对交流灯丝转换继电器高低温电气特性影响的研究

为研究不同带载方式对继电器电气特性的影响,在高温、低温环境下分别检测不同厂家生产的交流灯丝转换继电器电气特性。介绍JZSJC型交流灯丝转换继电器结构、试验方法,通过试验得出以下结论:不同带载方式会导致继电器在高低温环境下的电气特性出现比较明显差异。建议修订TB/T 2657—2016《JZSJC型交流灯丝转换继电器》时,明确高低温环境下开展试验的带载方式,以免检测结果出现较大偏差,影响对产品质量的评价。

被动电磁装甲对斜侵彻射流横向电磁力的仿真分析

为分析聚能金属射流斜侵彻被动电磁装甲时脉冲大电流对其产生的横向电磁力,建立了聚能金属射流斜侵彻装甲板的几何模型,给出了内、外装甲板上局部坐标系与空间坐标系的转换关系;运用电流丝法建立了装甲板在局部坐标系下的电流丝方程,进而根据毕奥-萨伐尔定律,建立了磁感应强度计算模型和金属射流瞬态受力模型。运用Matlab对所建模型进行了计算,结果表明:在金属射流垂直侵彻状态下,横向电磁力随时间和位置的变化情况与Appelgren的实验结果十分吻合;在金属射流斜侵彻状态下,横向电磁力主要来自于沿电流方向与射流成锐角的装甲板上的电流,电磁力方向垂直于射流且沿射流呈螺旋状改变。

用可移动电流丝方法重建HL-2A等离子体边界的研究

根据Shafranov电流密度矩理论,给出了用可移动电流丝方法重建HL-2A装置等离子体边界的具体计算方法,研究了用可移动电流丝方法(VCF法)重建边界的可行性.VCF法与固定电流丝方法(FCF法)和有限电流元法(FCE法)相比,最大的优点就是用1—3个可移动电流丝就可以准确地重建位置和小半径快速变化的等离子体位形,这正好弥补了FCF法的不足.将可移动电流丝方法和FCF法相结合,可以实现全程等离子体放电的边界实时显示和等离子体的位形控制.

基于电流丝法的并联线圈电流计算

计算了一个同轴三绕组并联线圈在脉冲电容电源激励下的电流波形.首先采用电流丝模型使研究对象精细化,在此基础上计算线圈电感大小,然后在Matlab中编程求解施加激励后的电流波形,最后在Ansoft软件中建立相同模型求解其电流加以验证,得到两者电流波形一致,幅值大小在可接受的范围内,证明本方法在显著提高计算速度的基础上,计算结果可靠.