空气-海水两层模型中雷电在海水中产生的电磁场计算

将任意分布的电流源产生的电磁场看作是电偶极子产生的电磁场的叠加,利用镜像法推导了上半空间中的垂直直流电偶极子在两层媒质中产生电磁场的解析解.基于BG 模型,将雷电回击通道等效为无穷多个电偶极子的组合,通过对回击通道积分,计算了在空气-海水两层模型中雷电在海水中产生的电磁场.模拟结果证明,雷电产生的电磁场是水下电磁场传感器设计必须考虑的因素之一.     

海水中谐变电磁场的计算

研究海水中的谐变电磁场,对于遥控沉底水雷与海洋电法勘探都有重要意义。本文从电磁场的理论基础——麦克斯韦方程组出发,考虑了电磁场基本矢量在海水表面与海底的边界条件,推导出海水中偶极子谐变电磁场的计算公式。     

水平n层导电半空间中运动时谐垂直电偶极子的电磁场

对于n层线性、均匀、各向同性水平成层导电媒质半空间,根据时谐电磁场的麦克斯韦方程和电磁场相对性原理,利用多层介质边界条件,给出了匀速运动垂直时谐电偶极子的矢量磁位表达式以及有源层中偶极子产生的电磁场表达通式。利用所得到的表达通式,分别求解两层(空气-海水)模型和三层(空气-海水-海床)模型的电磁场,并与有关文献进行了比较分析,验证了所得表达式的正确性。     

海水中电磁波传播特性的研究

利用电磁场传播所满足的Maxwell方程组,计算和分析出电磁波在导电媒质中传播时的特征;并以海水为例,得出一些有意义的结论,为海水中通信、信号探测、引信研究等方面工作提供理论依据.     

连续波金属探测器电磁场模型的理论分析

介绍了连续波金属探测器的工作原理,提出一种新的连续波金属探测器电磁场模型,采用基于电磁场和电路的混合方法对该模型进行了详细的理论分析,推导出在空气及海水中金属探测器接收感应电压的计算公式,并给出了简要的设计实例.文中理论分析结果对于连续波金属探测器设计与分析具有指导意义,对其它类型的金属探测器设计也有参考价值.     

海底为各向异性媒质时垂直时谐电偶极子产生的电场求解

通过求解磁矢量势来求解分层媒质中时谐电偶板子产生的电磁场是一种十分方便和有效的方法,但是这种方法本质上只对各向同性媒质有用.基于傅立叶变换方法推导了海水/海底两层模型下海底为各向同性媒质时海水中垂直时谐电偶板子的电场公式,并利用所得到的电场公式对海底为各向同性媒质时垂直时谐电偶板子的磁矢量势公式进行了修正,使得修正后的...     

海水中时谐磁场的传播特性

依据Maxwell方程组和海水中电磁场边界条件,推导出均匀海水中水平环形线圈的时谐磁场表达式;采用折线逼近法和分步积分法,对海水中时谐磁场的传播特性进行了数值计算。在此基础上,采用环形线圈磁场产生器进行了时谐磁场试验研究。理论计算和试验结果均表明:随着距离的增大,海水中磁场各分量幅值减小,但衰减速率变慢;一定强度的主动源磁场在敏感距离内可以被仪器探测到。     

舰船极低频电场的产生机理及其防护

舰船极低频电场由于能在海水中传播到很远的距离,而且很容易被探测到,已成为舰船的一个重要目标特性.螺旋桨转动调制舰船腐蚀电流和外加电流阴极保护系统在海水中产生的电流是舰船极低频电场的2个重要来源.质量较差的阴极保护系统(ICCP)中的电源滤波器也会导致极低频电场的产生.电磁场防护结构工艺、被动轴接地系统、主动轴接地系统和电场抵消系统是目前降低舰船极低频电场的主要方法.     

浅海中船舶轴频电场建模方法

为了对浅海环境中的船舶轴频电场进行建模,以基本模拟单元——水平时谐电偶极子为例,根据惟一性原理结合边界条件求解赫兹矢量势。通过电磁场与赫兹矢量势的关系式,推导了其在浅海环境下在海水中产生的电磁场的计算公式。对水平直流电偶极子在三层介质下的电磁场分布进行了求解,对其在海水中产生电场的空间分布特性及通过特性进行了分析。在实验室中模拟浅海海洋环境和水平时谐电偶极子,将水平时谐电偶极子和直流电偶极子在轴频段的电场分布仿真结果与实际测量结果做对比。结果表明,时谐电偶极子实际电场分布与理论计算结果一致,证明了推导过程和所得解析表达式的正确性;水平直流电偶极子在对轴频电场的信号包络中进行求解时建模精度高,可替代水平时谐电偶极子的计算模型,且具有更高的工程实用性。     

海水液压传动的发展及其在海军装备中的应用前景

指出海水液压传动直接以海水为液压工作介质,具有与海洋环境相容、安全性好、隐蔽性好、效率高、比功率大、结构简单、性能稳定等突出的优越性,在海军装备中具有独特的使用优势．进而论述海水液压传动技术的发展及其在海军各类装备中的应用前景．     

温度对舰船阴极保护和腐蚀静电场的影响

海水中氧溶解量和海水电导率是影响海水腐蚀性能的重要因素，而这两个因素主要取决于海水的盐度和温度。采用边界元法建立舰船外加电流阴极保护和腐蚀静电场模型，研究不同海水温度下氧溶解量、电导率及氧的扩散系数对舰船腐蚀防腐静电场的影响。结果表明，腐蚀电场峰值随着温度的升高而减小，当两对阳极输出电流分别为13.5 A和8 A时，船体和舵在低温处于过保护状态而在高温处于欠保护状态，螺旋桨和轴在不同温度下均能得到较好的保护。     

泵喷推进型潜艇电场防护效果与阴极保护性能分析

为探究泵喷推进型潜艇在电场防护和外加电流阴极保护这两种典型工作形态下的防护效果,采用边界元法建立了此型潜艇的腐蚀相关静电场模型,仿真分析了导流罩和导叶对电场防护与阴极保护效能的影响。结果表明:相较于传统推进方式,泵喷推进型潜艇在海水中电场峰峰值降低了约38%,且其仅需约50%的电流值便能达到更优的电场防护效果。此外,不论阴极保护过程中整艇涂层是否完好,泵喷推进装置处的电场峰值均有一定程度的降低,这表明泵喷推进装置具有更好的电场隐身性能;然而在对泵喷推进型潜艇外加电流阴极保护的过程中,只能在船身和大轴处达到较好的保护效果,其导流罩内部的叶轮和导叶难以达到保护电位,处于欠保护状态,局部腐蚀防护仍需加强。     

运动潜艇的感应电场分布

采用相对论电磁变换法计算了单个磁偶极子匀速运动时产生的感应电场三分量。利用沿圆柱表面排列的磁偶极子阵列近似模拟潜艇的磁场分布,通过对磁偶极子阵列运动感应电场三分量的积分运算,得到了潜艇运动感应电场的分布规律,解决了由高斯定理计算感应电场因电场方向不同难以进行积分运算的难题。利用海水中布放的传感器,实际测量了运动潜艇模型的感应电场,测量结果验证了所提出的感应电场计算方法的正确性。     

海水电场受物体电导率及其形状影响分析

海水中电场测量体会对目标电场产生影响,为了提高电场测量的准确度,利用有限元分析的方法研究了物体对海水电场分布的影响因素,并确定畸变电场的分布规律。仿真结果表明:海水电场畸变峰值大小及其畸变区域受物体的电导率及其形状影响,物体电导率小于或大于海水电导率时对电场分布的影响截然相反,物体形状的曲率越大,电场畸变的峰值越大,但畸变区域越小。     

Research on the Static Magnetic Field of Ships with Corrosion and Anticorrosion Efficacy Using Electric Dipole Model

In the case of three-layered(air-seawater-seabed)model,the analytical expressions of the static electric and static magnetic field produced by the static electric dipole located in seawater were derived by using the mirror image theory.Combined with the distribution of the underwater electric potential measured in laboratory,an electric dipole model for physical scale of ship was established and the distribution characteristics of an actual ship' s corrosion related magnetic field were obtained.Based on established models,theoretical analysis and calculation were made to catch out the distribution characteristics of static magnetic field related with corrosion and anticorrosion,which can not be measured directly in seawater.The results show that the static magnetic field related with corrosion and anticorrosion is a kind of noteworthy obstacle signal for degaussed ships.     

电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟

针对电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟问题,基于矢量磁位A和时间积分标量电位V,采用节点单元法,并选择运动坐标系描述运动问题,推导出动态发射下的电磁轨道发射器三维涡流场有限元离散方程。结合温度场控制方程,建立电磁轨道发射器的三维电磁-温度耦合有限元模型。针对一个电磁轨道发射器动态发射问题,对模型进行数值模拟,得到了动态发射下轨道及电枢的温度场分布特点及发射器电感梯度随时间的变化规律。计算结果表明,模型计算出的脉冲电流峰值、出口电流大小、出口速度等参数均与试验结果吻合较好,验证了所开发的有限元程序代码的正确性。     

电控增压泵高速电磁阀电磁力预测模型构建

为科学预测超高压共轨系统电控增压泵高速电磁阀的电磁力性能,采用响应面法构建电磁力预测模型,实现其性能的高效预测与优化。建立电控增压泵高速电磁阀的三维有限元仿真模型,并通过试验进行了验证。基于试验设计思想,选取驱动电流、工作气隙、衔铁厚度、线圈匝数、主磁极半径、阻尼孔半径这些关键因素,通过响应面法制定了54组样本点的电磁力数值试验研究方案,构建电磁力预测模型,经过R检验,且仿真试验验证电磁力预测模型最大误差为1.3%,表明该模型能够准确预测电控增压泵高速电磁阀电磁力,为超高压共轨系统控制系统设计及优化提供理论依据。     

雷电回击地面水平电场的解析求解

假定大地为良导电平面 ,基于DU模型计算了雷电回击地面电磁场 ,并探讨了地面水平电场的求解。对于雷电回击水平电场的两种近似求解方法———大地表面阻抗法和斜波法 ,进行了解析推导 ,并从数学上证明了两种方法在远区场的等价法。     

线-面传输线Taylor与Agrawal模型解的比较

基于Maxwell方程推导描述外电磁场对导线的耦合传输线模型有Taylor,Agrawal和Rachidi三种模型,每个耦合公式给出相同的传输线响应,但是它们之间又有细微的差别,Nucci和Rachidi通过数值方法验证在圆柱形雷电电磁场激励下这三种线-面传输线模型在负载终端具有相同的全电压解。本文采用解析的方法对线-面传输线Taylor模型和Agrawal模型进行研究,获得了这两个模型基于平面电磁波激励下的终端负载响应的解析解,证明了它们的解析解是相同的。也就是说,线-面传输线Taylor模型和Agrawal模型其实是对同一个解的不同描述。因此,在实际应用时,可以根据具体情况来选择不同的传输线模型进行求解。