用于海底电导率填图的可控源时域电磁法

对近十年来发展起来的海底电磁法作了综述,重点放在可控源时间域上。类似于航空电磁法可对陆地上的经济带进行电导率填图一样,可控源海底电磁法也可在数十米的范围内对海底进行电导率填图。海底的电导率通常远小于海水的电导率,理论研究表明可控源时域水平电偶极子及水平磁偶极子系统能用来精确地确定海底的电导率。这两种装置对两个半空间的响应会在时间轴上出现两个峰值。早期的第一个峰值在时间轴上的位置可以直接用来确定海底的电导率,代表了电磁波在海底的传播;而晚期的第二个峰值代表电磁波在海水中的传播,亦可用来确定海水的电导率。该文概述了可控源时域海底电磁法理论方面的主要研究成果,同时也讨论了海底电磁法的仪器设备,特别介绍了多伦多大学物理系研制的时域水平磁偶极子及水平电偶极子海底观测系统。这些设备在浅海及洋中脊附近深海中的试验结果也在文中作了讨论     

薄板坯水平连铸结晶器电磁搅拌的模拟实验研究

为减轻或消除薄板坯水平连铸的宏观偏析、疏松和夹杂等凝固缺陷,探讨了结晶器电磁搅拌改善凝固组织和成分均匀性的效果以优化连铸工艺.用水银替代高温金属熔液进行物理模拟实验,考察了磁场和电流的施加方式和分布,水银搅拌（流动）的流态和流速,以及与搅拌电流的关系等.     

Asymptotic Calculation of the Intensity of Dipole Electromagnetic Radiation of an Uncharged Drop Oscillating in the Electrostatic Field

An analysis is carried out on the electromagnetic radiation of an uncharged drop oscillating in an electrostatic field using nonlinear asymptotic calculations for two small parameters (the value of a dimensionless stationary deformation of an initially spherical drop and the amplitude of its capillary oscillations). In the external electrostatic field, on the top of the drop, electric charges with the opposite signs are formed, to which the “effective” charges located on the drop’s symmetry axis are added relatively. Since the distance between those “effective” charges is about the length of the drop’s radius, they form a dipole, which at the distances much longer than the sizes of the drop creates a similar electric field as the drop itself. During the oscillation of the drop surface, the dipole will also oscillate, which will generate the electromagnetic waves of the dipole type.     

电磁铸轧铸嘴区电磁场分布规律及其作用分析

研究了电磁铸轧铸嘴区电磁场分布形态，由此探讨了其分布规律及对金属产生的力的作用。结果表明：在特定范围内电流强度及频率的变化能显著影响到磁场强度的大小，电流强度为20A左右时，电磁场出现磁饱和，增大电流强度，电磁力增值很小。电流值给定时，低频电流能产生更高的磁场强度。铝合金薄板受力随输入电流强度增加近似呈抛物线规律升高。磁场强度分布在XOY水平面内有着明显的对称性，以铁芯为中心点向两边逐渐衰减，由于感应器的边端效应，中心区域磁场强度要大于边部区域的。电磁场作用下铸轧带坯凝固成形组织得到显著改善。     

便携式管道检测器定位系统的研制

针对管道检测器定位和卡堵问题,研制了一种基于超低频电磁场的便携式管道检测器实时定位装置。根据磁偶极子的磁场分布特点和超低频电磁场的传播特性,设计了随管道检测器同步运行的超低频信号发射器、手持式接收器和数据采集系统,并通过LCD显示器实时显示超低频电磁场的幅值变化情况,以确定检测器的实际位置,并给出了实验测试结果。该装置使用方便,应用灵活,能够准确地定位检测器的实际位置,对管道的维护具有重大的现实意义。     

磁粉探伤中Betz环的近似理论

简介了磁粉探伤中Betz环的两种近似理论，即等效（磁偶极矩、埋藏深度）近似和磁偶极子链近似。由磁偶极子链近似理论计算和画出了Betz环表面上显现出埋藏小孔磁痕的外加临界磁化电流与小孔数间的关系曲线，其中之一的趋势与实验曲线一致。同时证明了磁化电流无需饱和即可显现Betz环上12个孔。     

铝电磁铸轧冷却区中电磁场行为探讨

介绍了铝电磁连续铸轧冷却区中电磁场的基本特性，探讨了电磁场在冷却区段的作用效果，分析了电磁场在该区中产生的几种磁势和电势，以及这几种磁势和电势的形态对铝熔体的影响，并描述了铝熔体中电子在这个区域的运动轨迹。     

抗干扰在数控系统中的设计

本文介绍了抗干扰在数控系统中的设计,从屏蔽(包括电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽)设计谈起,对感性负载加吸收电路来抑制瞬态噪声做了详细说明,可避免干扰造成的数控系统的“软”故障。希望通过本文对从事数控系统的同行有一定的帮助。     

铝电解槽三维稳态磁流体动力学建模

建立了三维、三相铝电解槽磁流体动力学仿真模型,对220kA电解槽电-磁-流场进行了计算。结果表明,熔体在磁场内作相对运动产生的电场改变了长轴方向和短轴方向水平电流密度分布,并进一步影响了垂直电磁力分布;该槽铝液中心最大流速15.0cm/s,平均流速4.6cm/s,界面变形2.0 cm。     

Decentralized control of a rotor system supported by magnetic bearings

The controller design for a permanent/electromagnetic magnetic bearing system that suspends a high-speed rigid horizontal rotor is investigated. The key points to ensure the stability of a rotor using this type of magnetic bearing are discussed. To facilitate implementation, a decentralized state feedback algorithm is proposed to stabilize the inherently unstable magnetic suspension system. Experimental results for the controlled system show that the system operates well at rotor speeds of up to 10,000 rpm.     

电磁场辅助HFCVD制备高场发射性能薄膜

目的提高碳素薄膜的场发射性能。方法在热丝化学气相沉积(HFCVD)技术的基础上,针对不同的甲烷浓度(体积分数,全文同)1%和5%,通过施加外场(电场、磁场以及电磁耦合场)分别调控出不同组织结构的薄膜。采用SEM观察薄膜的表面形貌,用Raman检测薄膜的成分,用场发射测试装置来表征薄膜的场发射性能。结果外场作为革新传统工艺的手段,可以影响HFCVD沉积过程。磁场的主要作用是降低晶粒尺寸,电场能够有效促进sp~3相向sp~2相转变,电磁耦合场在此基础上,还可以有效调控出高长径比的表面形貌。甲烷浓度为1%时,制备了金刚石薄膜,开启电场为11.2 V/μm,加入电场或电磁耦合场后,薄膜表面被刻蚀,发生金刚石向石墨的转变,开启电场降低到6.75 V/μm,场发射性能提高。甲烷浓度为5%时,加入磁场、电场制备的薄膜,开启电场由12.75 V/μm依次下降为11.5、9 V/μm,电磁耦合场的刻蚀作用可以获得尖锥状的形貌,且石墨相含量高,开启电场最低(5.65 V/μm),场发射性能最好。结论采用外场(电场、磁场以及电磁耦合场)辅助HFCVD的方式可以制备出多种薄膜,电磁耦合场在较高甲烷浓度时,不但可以提高石墨相含量,还可以获得高长径比的表面形貌,可有效提高薄膜的场发射性能。     

水平电磁连铸中金属磁悬浮行为

实验研究了交流水平电磁连铸中磁场悬浮金属的悬浮力和侧向力的变化规律．结果发现，悬浮力随电流强度和屏蔽宽度的增加而显著增加，屏蔽金属板回路的电阻明显减小悬浮力．侧向力随距凸台距离的增加而迅速减小．     

外加高频纵向磁场作用下的TIG焊电弧数值模拟

基于局部热平衡状态假设,建立外加高频纵向磁场作用下的钨极惰性气体保护焊的电弧稳态三维数值模型.通过对麦克斯韦方程组、连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程的耦合求解,得到了电弧的温度场、流场和压力场等计算结果.结合法拉第电磁感应定律,考虑时变磁场的电磁感应效应,引入感应电场,解释了高频纵向磁场作用下的电弧收缩现象.结果表明,外加高频纵向磁场感应产生环向电场,形成环向电流,环向电流与外加纵向磁场作用产生径向洛伦兹力,导致电弧收缩.     

铝合金电磁低压铸造工艺试验及应用

研究了铝合金电磁低压铸造工艺参数关系及控制方法;通过试验及数学分析研究确定了电磁驱动力与电流、流量与电流之间的关系及计算模型,并进行了电磁低压铸造和气压低压铸造实际铸件性能对比。结果表明,电磁低压铸造的流量大小与电极电流成线性关系;并且当电极电流一定时,随出液口高度增加,流量减小,电磁低压铸造生产的铸件性能得到明显提高;电磁低压铸造方法比传统气压低压铸造控制过程更精确。     

磁偶极子链的横向排斥

由磁荷间的磁力和磁荷体系的相互作用能量推证出，磁化时磁介质内形成的磁偶极子链必有横向排斥，从而使这些磁偶极子链均匀地充满磁介质的横截面积，但每种磁介质单位横截面积所能容纳的磁偶极子链数目是有限的，故工件中不连续性缺陷使工件横截面的减小迫使某些磁偶极子链在工件表面上断开，形成正、负磁极(荷)，这样就自然而然地阐明了工件表面下的不连续性在工件表面上方产生漏磁场的原因。     

Electromagnetic characteristics of square cold crucible designed for silicon preparation

In the present work, the strength and distribution of electromagnetic field in the square cold crucible that designed for casting multicrystalline silicon were measured and analyzed by using a small coil method. The results show that in the perpendicular direction the maximum of magnetic flux density (B) appears at the position slightly above the middle of the coil, and then B attenuates toward both sides, and decreases more to the bottom of the crucible. In the horizontal direction, from the edge (corner) to the center, B firstly decreases gradually, and then slightly increases in the center. While along the inner sides of the crucible, the distribution is relatively uniform,especially in the effective acting range. B increases with the increasing of the input power. Moving the coil to the top of the crucible, B increases and the effective acting range of the electromagnetic field becomes bigger. For the coils with different tums, the five turns coil can induce the highest magnetic flux density.     

Pulsed electromagnetic attraction of sheet metals – Fundamentals and perspective applications

The paper is dedicated to the study of pulsed electromagnetic attraction processes which can deform ferromagnetic sheet metal materials such as low carbon steels using low frequency discharges. The analytical model based upon the solution of Maxwell equations explains that magnetic forces are prevailing over the Lorentz forces for low frequency discharges. For electromagnetic forming (EMF) processes employing ferromagnetic sheet metal blanks of low electrical conductivity with relatively slow electric discharges, the magnetic forces should be taken into account in order to achieve a correct representation of electromagnetic forces applied to the blank. An engineering estimate on the size of magneto-static forces and Lorentz-forces is the outcome of the analytical work. In addition to analytical work and validation of the proposed engineering estimate of attracting forces, a single turn coil is introduced which is more robust than previous designs with multiple frequencies and interrupted discharges. The simplified setup only requires a rather slow single frequency low voltage electric discharge which allows for using cheaper and longer life capacitors, substantially reduces the safety implications and also extends the life of the coil insulation.     

铝硅合金软接触电磁铸造成型中耦合场计算研究

从电磁场的基本原理出发,利用ANSYS有限元软件建立铝硅合金半固态电磁铸造的磁流耦合场模型,通过数值模拟计算磁场对流场和温度场的影响。结果表明,电磁场频率直接决定流场及温度场的分布,高频电磁场感应加热效果明显、洛伦兹力主要表现为电磁压力,有利于电磁铸造约束成型。     

电磁铸造对铝合金铸件力学性能的影响

设计制造了电磁铸造实验装置,应用正交实验方法,研究电磁铸造铝合金铸件力学性能的主要影响因素。结果表明:对ZL104的性能影响程度大小的顺序依次是:磁场强度、电流、循环时间;在电磁场作用下ZL104合金铸件的力学性能有显著提高。研究结果对铝合金电磁铸造技术的应用有重要的意义。     

电磁场辅助激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术在装备制造、石油化工等领域有着广泛应用,但熔覆层裂纹、气孔和夹杂、溶质元素分布不均匀及表面起伏等问题严重制约了其应用。因而,提高熔覆层质量,特别是减少高硬材料熔覆层裂纹,对发展激光增材制造和再制造技术具有重要意义。电磁场辅助激光熔覆技术具有组合形式多样、工艺可控性强、作用效果显著等特点,通过在激光熔覆过程中施加电磁场,利用电磁力对熔池的搅拌作用改变传质传热过程,可以实现提高熔覆层质量、细化微观组织、改善性能的目的。在介绍电磁场辅助激光熔覆技术的应用背景及技术特点的基础上,系统总结了国内外关于电磁场辅助激光熔覆技术相关研究的最新进展。梳理概括了电磁场对激光熔覆过程的影响机制,讨论了电磁场对熔体运动行为和凝固过程的影响机理。电磁场对熔体运动行为的影响主要体现在电磁搅拌效应、电磁制动效应、热电磁流体效应、电迁移效应、趋肤效应等方面;对熔体凝固过程的影响主要体现在晶粒破碎作用、原子团起伏效应、焦耳热效应等方面。同时,详细分析了不同电磁场形式(单一磁场、单一电场及电磁复合场)对激光熔覆涂层组织和性能的影响,并对比分析了不同电磁场形式的优缺点和差异性。归纳了现阶段应用于电磁场辅助激光熔覆的涂层材料体系,包括铁基涂层、镍基涂层、钴基涂层及复合涂层,重点讨论了电磁场对各类涂层组织成分均匀化和析出相及强化相分布规律影响的内在机理。同时结合电–磁–超声多场耦合辅助激光熔覆技术的最新成果,阐述了电磁场和超声场的耦合作用对激光熔覆涂层的影响。最后对现阶段电磁场辅助激光熔覆技术存在的问题及未来发展方向进行了展望。