磁流体动力学

摘要： 针对基于磁流体动力学(MHD)的角速度传感器中源级输出电阻波动的抑制问题,主要分析了MHD角速度传感器金属电极与镓合金的接触电阻特性,以及随着应力改变和接触面粗糙度的变化规律。通过理论推导建立了传感器中固-液接触电阻的理论模型,并据此使用COMSOL仿真了不同接触应力下接触电阻的变化情况;使用接触角测量仪分析了电极粗糙度对接触电阻的影响,电极材料为铝或铁时,粗糙度由1.6增加到3.2时,接触角增加4°~10°。仿真表明,MHD角速度传感器的接触电阻随着接触应力的增加而减小,在1kPa应力变化范围内,固-液接触电阻急剧变化。接触角测试表明,随着粗糙度的增加,接触角增加,浸润性变差。

摘要： 传统直流电磁继电器采用电磁驱动方式,分断间距为2~3 mm,在工作负载增大时需增加线圈匝数,导致继电器质量增加、灭弧难度增大。为解决上述问题,采用微电机蜗轮蜗杆作为驱动机构、分断间距相比传统电磁继电器大数倍的新型高压直流继电器设计方案,并利用多物理场耦合软件Comsol Multiphysics,基于磁流体动力学(MHD)理论建立了直流继电器的二维电弧仿真模型。考虑到分断间距、电流、磁场强度以及分断速度等条件对电弧的影响,分析了不同上述条件下电弧的运动特性,得到了适定参数下较为合理的间距、工作电流、磁场强度和分断速度,为新型高压直流继电器灭弧系统的结构设计提供参考。

摘要： 列车在通过电分段时,由于绝缘锚段关节与受电弓之间存在很大的电压差而产生电弧,受绝缘锚段关节特殊位置的影响,列车行驶很慢,造成电弧难以熄灭,电弧的长期维持会对弓网系统造成严重的烧蚀,影响列车安全稳定运行,出于安全性和成本的考虑,难以通过相关实验复现,因此有必要通过多物理场仿真模拟真实情况,针对列车受电弓通过绝缘锚段关节时产生电弧后电弧的极限拉断距离展开研究,评估当前绝缘锚段关节设置的合理性。基于磁流体动力学理论,考虑列车以18、108、144、180 km/h等不同的车速通过绝缘锚段关节的情况,分析了不同强度的列车走行风对电弧极限拉断距离的影响。研究结果表明:列车通过绝缘锚段关节的速度小于180 km/h时,电弧存在时间长,难以熄灭,将对弓网系统造成严重的烧蚀,列车通过速度大于180 km/h可以使电弧快速熄灭。

摘要： 基于低磁雷诺数假设建立完全气体湍流流场、磁场耦合模型.数值计算方法上,通过AUSMPW+格式和LUSGS隐式处理方法求解磁流体动力学湍流流动方程,其中湍流模型采用Spalart-Allmaras模型.分析了不同外加磁场条件下平板及压缩拐角湍流边界层流动控制效果.研究表明:湍流边界层磁流体动力学流动控制效果与洛伦兹力大小正相关;外加磁场作用下,洛伦兹力的方向和流动方向相反,此时洛伦兹力起到减速的作用,减少了近壁面流体的动量,降低了边界层抵抗分离的能力;逆流向洛伦兹力减小了壁面的剪切应力,从而降低湍流流场壁面摩擦阻力系数,洛伦兹力对流体做负功,边界层内温度增加;磁相互作用位置对磁流体动力学分离区控制效果存在较大影响,工程应用中需配置合理的磁场布局方案.

摘要： 针对外加横向磁场对等离子体加工曲线孔过程中电弧位置与状态的影响研究不足的现状,运用磁流体动力学理论,建立自磁场以及外加横向磁场下电弧等离子体的二维几何模型,采用COMSOL仿真软件对电流为150A时自磁场以及外加横向下电弧等离子体的温度场分布等特性进行仿真分析研究。结果表明,添加外部横向磁场后,在电场力和洛伦兹力的共同作用下,电弧等离子体的温度场分布向左侧发生偏斜。

摘要： 利用线性稳定性方法研究了外加磁场对二元合金凝固过程中糊状层稳定性的影响,且模型同时考虑了温度场、浓度场和流动的耦合作用.利用计算得出的色散关系式分析了磁场对糊状层稳定性的影响,其中包括直接模式和振荡模式.给出了不同情况下外加磁场对糊状层稳定性的影响,发现磁洛伦兹力可以减小由浮力引起的失稳效应.振荡模式下外加磁场对糊状层产生稳定作用,但直接模式下外加磁场对糊状层的稳定作用具有不确定性.本文所给出结果为工业中利用外加磁场改善产品的质量提供了重要的理论参考.

摘要： 为了研究焊接过程中纵向磁场的加入引起的焊接电弧能量密度分布变化,进而引起的焊接熔池动态导热和液态金属体流场的变化,模拟了不同电流下不同方向纵向磁场下焊接熔池的导热及流场,旨在找出利于焊接接头质量的熔池流场分布。假设局部热平衡状态下,以磁流体动力学为基础,对外加纵向稳态磁场的TIG焊接熔池进行三维的瞬态数值模拟,对外加磁场作用下的熔池的动态行为进行了数值分析。结果表明,外加磁场可以有效地调节焊接熔池特征,且当外加磁场不同时,其调节效果差异较大。当外加稳态磁场时,液态金属发生逆时针或顺时针旋转运动,使得液态金属充分混合,熔池高温区域增加,但最高温度发生明显下降,磁场正向时,会大大提高热传递效率,且使熔池上表面的热流密度及电流密度改变成双峰分布。根据不同焊接条件下熔池的模拟结果与实验结果进行对比,发现该熔池数值模型可在一定程度上反映出实际焊接过程中熔池的特征,具有工程应用价值。

摘要： 为研究工业硅矿热炉起弧过程的传热特性,通过建立矿热炉内热-流动-电磁耦合的磁流体动力学模型,利用COMSOL Multiphysics 5.4软件模拟了起弧过程电弧放电、气体流动及炉内温度,并探究了电流大小对矿热炉内起弧过程的影响。结果表明,炉内两电极间受大电流的影响,短时间内发生电弧放电现象,0.5 s内炉内的最高温度由300 K升高到3610 K,最高流速由初始的静止状态增加到1.45 m/s。当保持两电极间起弧距离为15 cm时,施加交流电大小从22108 A升高到62108 A,0.5 s后炉内的最高温度由794 K升高到6091 K,最高流速由0.81 m/s增加到1.71 m/s。流体速度变化相对较为集中,电弧局部产生强烈热对流,大量热量向炉内传递,利于烘炉的进行。通过将阳极表面温度与文献中的数据进行对比验证,建立的数学模型可以准确地反映矿热炉内起弧过程,对于了解炉内起弧规律具有重要现实意义。

摘要： 针对电熔爆加工过程中等离子体电弧分布研究量化程度不足的现状,运用磁流体动力学理论,建立了包含阴极-等离子体电弧-阳极表面的二维数学模型,采用Comsol有限元仿真软件求解出不同加工电流等离子体电弧温度场、压力场、电势场及阳极表面电流密度分布特性,并根据电熔爆等离子体电弧的加工需求搭建了试验系统,对仿真结果进行验证.研究结果表明:增大加工电流可提高电弧最高温度,使电熔爆放电通道内温度和压力梯度增大,造成放电通道不稳定;增大电流使电弧受到指向电弧中心的电磁力增加,导致电弧收缩明显,加工能量过于集中,使加工表面质量降低;在电流100～175 A之间,加工后表面粗糙度可控制在Ra6.3μm以下,试验结果与仿真结论具有较好的一致性.

摘要： 磁流体动力学(MHD)角速度传感器极其适合于汽车碰撞试验中的角速度测量.为了测试MHD角速度传感器在高冲击环境下的测量性能,并在一定程度上模拟汽车碰撞试验,设计了可产生半正弦冲击波形的摆锤式冲击试验装置.建立了碰撞动力学理论模型以及MHD角速度传感器输出模型.将Hypermesh/LS-DYNA和Fluent的软件仿真结果与理论计算结果进行对比研究,结果表明试验装置满足冲击试验要求,并验证了MHD角速度传感器在冲击环境下的可用性.

摘要： 利用LS-DYNA磁流体动力学软件建立了磁驱动飞片计算模型，并对GEPI装置上的两个实验进行了模拟计算。与实验结果比较表明，计算给出的飞片自由面速度历史曲线与实验的结果基本符合。模拟给出了算例shot-475的飞片横断面温度分布、不同时刻飞片横断面磁场强度分布，分析认为可靠的计算结果需要好的电导率模型和材料状态方程。

摘要： 介绍了近期电弧磁流体动力学仿真方法的应用,特别是多触头并联系统的电弧运动、频率对电弧运动过程的影响,以及触头烧蚀仿真的研究.针对低压系统故障电弧检测技术,阐述了基于故障电弧电气特性、故障电弧物理特性内的电磁辐射和弧声特性等,从完整算法的视角讨论利用这些物理特性进行故障电弧检测的方法.针对栅片灭弧室的优化设计,提出通过测量栅片电压,可较为细致地评估灭弧室的性能.

摘要： 低压断路器是低压配电系统最为关键的保护和控制设备,低压电弧的数值仿真对于优化低压断路器的设计,提高其开断性能具有重要意义.给出了目前广泛应用的磁流体动力学电弧仿真模型的基本方程,从电弧转移、栅片切割、辐射、湍流等方面对现有的低压断路器仿真工作进行了回顾和总结,并对小型断路器、塑壳断路器等产品中的电弧仿真进行了介绍.同时指出了现有电弧模型存在的问题,给出了低压断路器电弧仿真今后的发展方向.

摘要： 本文根据磁流体动力学理论,利用计算流体力学软件FLUENT,并在此基础上用C语言编程进行二次开发,采用磁矢量势的方法和SIMPLE算法对直流双阳极非转移型电弧等离子体炬电弧区进行了二维轴对称数值模拟.重点研究了弧电流对其温度和速度的影响,计算结果表明:等离子体炬内的温度随弧电流的增加而增加；速度随弧电流的增加而增加;弧电压随弧电流的增加而减小,这一结论与实验结果基本符合.

摘要： 本文采用磁流体动力学(MHD)模型对层流和湍流条件下氩气直流电弧等离子体炬内部的电磁场及流动与传热进行了数值模拟。通过对使用磁矢量势描述的电磁场方程组和修改后的流体动力学方程组的耦合迭代计算,求解得到了电流密度、温度和速度等物理量等分布。本文在处理电极与流体之间的电流和传热时采用了流固耦合方法,所预测的弧电压和阳极弧根位置与实验结果非常接近。本文对质量流量和电流对等离子体炬出口参数的影响进行了详细分析并得到了重要结论。

摘要： 以K-TIG焊枪为研究对象，根据磁流体动力学理论建立了电弧的三维有限元数学模型，利用FLUENT软件对K-TIG焊枪内部保护气体和焊接电弧进行了数值模拟，得到了大电流焊接时的温度分布、电势分布、电弧压力及等离子体速度场分布，模拟结果可以用以指导K-TIG大电流焊枪设计、焊接过程控制及焊缝质量评价等。

摘要： MHD角振动传感器利用惯性导电流体与内部静磁场之间的相对运动形成感应电势的特性,实现角振动运动的检测,但对应的感应电势为微小交变电势信号,直接检测放大有—定的难度.本文所介绍MHD角振动传感器的敏感核心采用线圈电感与检测电极建立电流互感器结构,将微小交变感应电势变化为电流信号并检测放大.通过优化检测电极、线圈电感的结构与电学参数,该电流互感器可实现量值0.01mA～20mA以及频率1Hz～800Hz的电流信号的准确测量,满足敏感核心电势信号量值要求,改善MHD角振动传感器的性能.

摘要： MHD角振动传感器利用惯性导电流体与内部静磁场之间的相对运动形成感应电势的特性,实现角振动运动的检测,但对应的感应电势为微小交变电势信号,直接检测放大有—定的难度.本文所介绍MHD角振动传感器的敏感核心采用线圈电感与检测电极建立电流互感器结构,将微小交变感应电势变化为电流信号并检测放大.通过优化检测电极、线圈电感的结构与电学参数,该电流互感器可实现量值0.01mA～20mA以及频率1Hz～800Hz的电流信号的准确测量,满足敏感核心电势信号量值要求,改善MHD角振动传感器的性能.

摘要： MHD角振动传感器利用惯性导电流体与内部静磁场之间的相对运动形成感应电势的特性,实现角振动运动的检测,但对应的感应电势为微小交变电势信号,直接检测放大有—定的难度.本文所介绍MHD角振动传感器的敏感核心采用线圈电感与检测电极建立电流互感器结构,将微小交变感应电势变化为电流信号并检测放大.通过优化检测电极、线圈电感的结构与电学参数,该电流互感器可实现量值0.01mA～20mA以及频率1Hz～800Hz的电流信号的准确测量,满足敏感核心电势信号量值要求,改善MHD角振动传感器的性能.

摘要： MHD角振动传感器利用惯性导电流体与内部静磁场之间的相对运动形成感应电势的特性,实现角振动运动的检测,但对应的感应电势为微小交变电势信号,直接检测放大有—定的难度.本文所介绍MHD角振动传感器的敏感核心采用线圈电感与检测电极建立电流互感器结构,将微小交变感应电势变化为电流信号并检测放大.通过优化检测电极、线圈电感的结构与电学参数,该电流互感器可实现量值0.01mA～20mA以及频率1Hz～800Hz的电流信号的准确测量,满足敏感核心电势信号量值要求,改善MHD角振动传感器的性能.

摘要： 一种用于燃料供给系统的流体动力学装置，所述流体动力学装置(50)包括沿着轴线(A)延伸的进口管道(51)、沿着轴线(A)延伸的出口管道(52)、进入管道(53)以及连接管道(54)，进口管道(51)、出口管道(52)和进入管道(53)会聚到所述连接管道中；连接管道(54)限定了进口管道(51)与出口管道(52)之间的收缩部，从而在使用期间，进入管道(53)中形成的燃料压力低于进口管道(51)和出口管道(52)中的燃料压力。

摘要： 一种用于改善具有焊缝的海洋船舶的流体动力学轮廓和污染特性的方法，该焊缝形成在船舶水线以下的表面上突起的焊帽。该方法包括通过将整流件应用到水下表面来修正焊缝，例如通过使用填充物。一种具有整流件的船舶以及一种用于船舶并且包括整流件的覆层系统。

摘要： 本申请涉及一种用于车辆(200)的传动系统(100)，传动系统包括流体动力学缓速器(2)、第一传动系统部件，诸如变速器输入部(3a)，以及控制器(7)，控制器构造成在时间点(t1)处激活流体动力学缓速器(2)，该时间点基于第一传动系统部件的旋转加速度(10)确定。本公开还涉及控制流体动力学缓速器(2)的方法。

摘要： 本发明涉及锂电池加工领域，公开了一种利用电流体动力学与流体动力学技术修复电池分条或模切极片毛刺的设备,包括容器，容器设有出液口，所述容器内部填充有流体，极片与容器之间存在相对运动，极片在经过出液口时吸附出液口上的流体，与现有技术相比，本发明的有益效果是：活塞板是采用压电元件制成，通电之后可以实现高频震动，流体在活塞板的挤压下在出液口形成泰勒锥，极片在接近或者经过出液口时，极片上的毛刺在电场的作用下吸附出液口上形成泰勒锥的流体，流体滴到极片上将毛刺包裹或者分解，使后续的包装不会被毛刺刺破，提高成品率。

摘要： 一种用于燃料供给系统的流体动力学装置，所述流体动力学装置(50)包括沿着轴线(A)延伸的进口管道(51)、沿着轴线(A)延伸的出口管道(52)、进入管道(53)以及连接管道(54)，进口管道(51)、出口管道(52)和进入管道(53)会聚到所述连接管道中；连接管道(54)限定了进口管道(51)与出口管道(52)之间的收缩部，从而在使用期间，进入管道(53)中形成的燃料压力低于进口管道(51)和出口管道(52)中的燃料压力。

摘要： 本发明公开了一种基于磁流体动力学仿真的电弧电压梯度建模方法，根据经典电弧物理特征描述及流体定义，在其基础上构建以麦克斯韦方程、空气方程、能量方程与流体力学方程为基础的联合数学表达，在仿真平台复现基于MHD分析方法计及多场景物理特征的电弧故障演化描述，通过数值分析手段，构建MHD动态模型，这样避免了现场测量的复杂性，且具有良好的拟合能力，可以精确预测中低压短弧的电压梯度，为中低压电弧故障保护提供参考。

摘要： 本申请属于磁流体动力学技术中电能提取技术领域，具体涉及一种磁流体动力学技术中电能提取装置，包括：一对相对设置的磁极；磁流体流通通道，置于磁极产生磁场中，其侧壁上具有两个相对的电能提取孔，侧壁内具有环形冷却腔，外壁面具有与环形冷却腔连通的冷却进口、冷却出口；一对电极，每个电极对应插入一个电能提取孔中设置。

摘要： 本发明公开一种测试磁流体动力学惯性动量轮性能的装置及方法，通过将预加工装配的磁流体动力学惯性动量轮安装在带有光电码盘的气浮转台上，利用上位机通过数据采集卡给出测试控制信号，在功率放大驱动电路激励下，同步采集磁流体动力学惯性动量轮输入驱动电流和气浮转台转速大小，根据气浮转台转速、气浮转台转动惯量、导电流体环转动惯量及输入驱动电流，按本发明依据角动量守恒原理提出的公式以及磁流体动力学惯性动量轮的工作原理，计算得到导电流体平均流速及输出力矩和角动量。本发明可以间接验证磁流体动力学惯性动量轮的致动原理，并测试其输出力矩和角动量性能特性，填补了磁流体动力学惯性动量轮测试实验研究领域的空白。

摘要： 本实用新型公开了一种跑道型结构的磁流体动力学线振动传感器，其金属外壳由底座和端盖共同构成，底座内部形成凹槽；外壳内部设置有：C形磁路，其包围住永磁体和流体通道；永磁体，放置在流体通道外平面两侧，位于C形磁路的开口两端；流体通道，其内部形成流体腔，流体腔内填充有导电流体；流体通道与永磁体接触的底部直通道段的上下两壁分别设为第一电极和第二电极。本实用新型具有宽频带、低噪声、低功耗、高可靠性、体积小、质量轻、长寿命的特点，可在强冲击等恶劣的环境下稳定工作。

摘要： 本实用新型涉及一种基于磁流体动力学的动量轮，主要由下向扣板式上盖、上敞口桶形下壳体以及封装在上盖下壳体内的上下密封垫，一至四电极，一二永磁体，充满导电流体的一、二环形磁道组成；下密封垫自下至上将一永磁体固定一层封装在下壳体内腔下部，将一至四电极限位约束二层封装在下壳体内腔中部；上密封垫将二永磁体封固在下壳体内腔上部，与下密封垫一起对位于电极间内含导电流体的环形磁道起密封作用；上下方为永磁体的导电流体在洛伦兹力的作用下导电流体发生旋转转动产生角动量。具有可靠性高、寿命长、能进行自加卸载过程的优点。