静磁场对电磁悬浮熔融液滴表面张力测量影响的研究

基于电磁悬浮技术的振荡液滴法是测量高温熔体表面张力的重要手段。地面条件下,熔体在重力和电磁力作用下呈倒锥形,熔体存在多个振荡模式,增加了表面张力测量的不确定性。本文通过叠加静磁场抑制熔体的内部对流和振荡变形,分析熔体振荡模式的变化和静磁场对熔体表面张力测量的影响。研究发现:当磁场强度为0.2 T时,熔体R^(+)、R^(-)、D_(max)和Area的振幅分别减小了52%、54.3%、45.9%和54.2%。当磁场强度超过0.3 T时,m=0、±1振荡模式被明显抑制,熔体仅存在m=±2振荡。在未叠加静磁场时,实验测量得到的表面张力平均值为1.276 N·m^(-1),相对误差为1.31%。在1 T静磁场下为1.304N·m^(-1),相对误差下降至0.46%。因此,静磁场能有效抑制熔体内对流和振荡变形,有利于提升高温熔体表面张力的测量精度。

横向静磁场对电磁悬浮液滴稳定性的影响

在利用电磁悬浮技术实现液滴悬浮的过程中,液滴内部往往存在剧烈对流、外部伴随快速旋转和质心的水平位移等不稳定因素;因此,实现液滴的稳定悬浮是完善电磁悬浮技术的关键.本文采用实验观测的方法,通过U形静磁场组件对液滴所在空间施加横向静磁场,利用高速相机记录了不同磁场强度下纯铜熔融液滴的振荡变形过程;分析了横向静磁场对悬浮铜液滴振荡频率、振幅以及旋转的影响.实验发现:对于熔融前的固态铜颗粒,若静磁场强度超过0.3 T,铜颗粒几乎以静止状态悬浮.熔融后,当施加0.15 T的静磁场,与未加静磁场时相比,液滴俯视图轮廓线拟合出的椭圆分别与x轴和y轴的交点坐标之差R-、椭圆面积A和椭圆长轴长度Dmax的振幅分别减小了25%,76%和60%;随着磁场强度的继续增加,振幅和频率继续减小,但在静磁场强度为0.3 T时,相比静磁场强度为0.2 T,频率增加了1 Hz.横向静磁场还抑制了悬浮铜液滴的旋转,当磁场强度增加到0.53 T时,悬浮液滴只在10?的角度范围内摆动.这些结果表明,施加横向静磁场能够有效提高悬浮液滴的稳定性.