运动载体涡流磁场数值计算与特性分析

为提高运动载体涡流磁干扰建模与补偿的精度,对载体运动引起的涡流磁场的产生机理和分布特性进行分析研究。首先,对涡流磁场的产生机理进行了溯源分析;然后,采用有限元法对涡流磁场进行数值计算研究。考虑到计算空间包含结构的磁导率单一问题,采用了有限元节点法矢量磁位计算方式,并针对舱体壁计算单元,考虑了耦合积分电势自由度,同时考虑到磁场周期变化,采用了瞬态有限元计算方式;最后,通过数值计算分析,揭示了运动载体涡流磁场与外磁场变化频率的关系,并分析了涡流磁场沿径向和轴向的空间分布特性和传播规律,为运动载体涡流磁场干扰的高精度建模与补偿奠定了基础。     

相邻磁化磁体单元磁场等效合并特性分析

为了研究物性相同的相邻磁化磁体进行磁场等效拟合为单磁体的合理性,基于圆环电流理论磁体单元建立了相邻磁化磁体磁场计算模型;通过计算相邻磁体空间球面上的磁场,以等效磁场模量绝对误差最小建立了单磁体物性参数等效拟合反演目标函数,使用遗传模式搜索算法进行了反演参数求解。研究结果表明:拟合单磁体与原相邻磁化磁体单元的磁远场分布一致,磁场等效拟合磁通密度模相对误差随拟合球面半径增大而减小,同一球面上相对误差随外磁场夹角增大而先增大后减小,相对误差与材料磁各向异性及单元绝对边长无关。研究结果论证了磁化磁体单元磁场等效合并的合理性,能够为隐蔽性铁磁体所致磁异常数值模拟单元合并提供理论依据与误差评价准则。     

潜艇磁场外推的数学模型研究

应用磁体模拟理论,根据潜艇包络面上的磁场数据提出了潜艇磁场外推的数学模型,论述了该模型的数学原理、磁位函数计算方法及具体应用时有关参数的确定方法等,并对计算精度作了考核.结果表明:该模型精度较高,具有一定参考价值.     

封装对螺旋线圈发射器互感梯度的影响

互感梯度是决定线圈炮加速力的主要因素。本文以螺旋线圈炮为例,建立了计算互感梯度的二维有限元模型,对四种不同属性的封装材料和封装尺寸对互感梯度的影响做出了分析和比较,并给出了不同的封装材料及尺寸下封装的电流密度和磁场分布图。分析表明,互感梯度受到封装材料电导率和磁导率的双重制约。电导率决定了封装中感应涡流的大小;磁导率决定了对磁场的加强程度。减小封装与线圈的间距,导磁材料的磁场加强效果更好,而导电材料的涡流效应也更明显;增加封装的厚度,导磁材料可以更好地增强磁场,但导电材料由于电阻更小涡流效应更明显。为了实现互感梯度的最大化,可以在减小封装与驱动线圈间距并增加封装厚度的情况下使用高磁导率的硅钢片制作封装,硅钢片的厚度应该尽量小从而削弱涡流效应。     

基于混合优化算法的单分量磁性定位方法

为解决现有磁定位方法的定位精度较大程度上依赖于定位参数初始值估计精度的问题,提出了基于混合优化算法的单分量磁定位方法.首先利用舰船垂向磁场的衰减特性构造了相关系数函数,该函数与测量面上磁场的拟合误差函数共同组成了一种新的多目标规划函数,然后将微分进化算法与方向加速法相结合形成了混合优化算法,再利用该算法通过多目标规划函数确定最优的定位参数解.实验证明,对于未安装定位系统的半合作舰船,该定位方法利用磁传感器所测目标的垂向磁场,能较准确地确定舰船相对于磁传感器的位置,定位结果稳定可靠,定位精度较高.     

希尔伯特-黄变换在脉冲涡流信号消噪与识别中的应用

针对传统方法无法有效识别不同尺寸细小裂纹所产生的脉冲涡流信号,提出一种基于希尔伯特-黄变换的脉冲涡流信号消噪与识别算法。对脉冲涡流信号进行集成经验模态分解并通过归一化自相关函数及其方差特性分选出含有噪声的本征模态函数;对含噪声的本征模态函数进行阈值消噪并与未做处理的本征模态函数重构成无噪声信号;对无噪声信号进行希尔伯特-黄变换并计算出希尔伯特边际谱;根据希尔伯特边际谱的差异识别出不同细小尺寸的表面与下表面裂纹。实验结果表明了所提方法的有效性,经过集成经验模态分解消噪,消除了噪声对脉冲涡流信号的干扰;而基于希尔伯特-黄变换的方法则能够有效识别出不同尺寸的裂纹。     

舰艇动态磁性检测中有限深海浪磁场的噪声消除

对有限深海浪磁场进行了理论推导,分析了其变化规律并验证了在舰艇动态磁性检测中进行消噪处理的必要性。根据单椭球加磁偶极子阵列混合模型模拟了舰艇磁化磁场,并针对海浪磁场与舰艇磁场频带相近难以有效滤除的特点,采用小波包变换对磁测量值进行分解。仿真结果表明:该方法便捷高效,可将海浪磁场有效滤除,提高磁场测量精度。     

变负载下超磁致伸缩作动器非线性动力特性分析

针对应用于混合隔振系统的超磁致伸缩作动器,建立了其耦合磁弹性的动力学方程。在磁致伸缩材料二次畴转模型和均质能量场磁滞模型基础上,分别分析了变应力对Terfenol-D材料饱和磁致伸缩、磁滞算子、矫顽场分布函数以及交互场密度分布函数的影响,并通过实验数据进行最小二乘参数识别和多项式拟合得到了考虑变应力的二次畴转模型和均质能量场磁滞模型,该模型可以有效地应用于变负载下Terfenol-D杆磁致伸缩的计算。通过对作动器耦合磁弹性动力学方程进行数值求解,得到不同频率及不同应力下外部激励磁场与作动器输出位移之间迟滞非线性关系。结果表明:相同频率下增大负载力,滞回环倾斜角度不变但其面积增加,作动器能量转换效率降低,同时负载力对作动器的幅频特性影响十分明显。     

PSO算法在舰船磁场磁体模拟中的应用

采用磁体模拟舰船磁场是一种常用且有效的方法,然而,过去磁模拟体位置的确定常依赖于人的经验,局限性较大。文中基于舰船磁场的磁偶极子模型,利用PSO算法对磁体的位置进行了优化。试验结果表明,该方法降低了人为经验对磁体模拟模型稳定性的影响,提高了磁体模拟法的精度。     

关子舰船涡流磁场的几个问题

由于航行时的摇摆和不断改变航向,使得舰船切割地磁磁力线而产生随时间变化的流过舰体的电流。这个电流所产生的磁场,即是涡流磁场。本文从产生涡流磁场的角度分析了舰船在空间的运动,并着重讨论了舰船转动所产生的涡流场的简化计算问题。参考有关资料,在对薄壁球壳进行实际对比计算的基础上,本文提出了舰船涡流磁场的简化近似计算的设想,用处理稳态场的方法处理涡流场,并对计算途径作了简单分析。     

可控电磁引信的设计及其与坦克磁场相互作用的数值分析

以磁引信炸雷探测并攻击坦克等铁磁目标为应用背景,在对坦克磁场特征进行分析的基础上,设计了一种针对目标磁信号强弱可以灵活调控灵敏度的磁引信,分析该引信的可控载流线圈与坦克磁场的相互作用,计算出引信线圈在坦克磁场中所受到的偏转力矩,并对该力矩在三维空间中的分布情况进行了模拟,根据数值计算结果提出了提高探测灵敏度的基本方案,为后续试验研制该类新型磁引信及“磁隐身”坦克提供参考。     

卫星姿控实物仿真系统中的磁线圈分析

报道利用两对赫姆霍兹线圈模拟卫星的磁环境的研究。首先分析了赫姆霍兹线圈产生磁场的均匀度 ,接着分析了单一线圈安装和形状偏差对产生磁场的影响 ,然后提出地球磁场模拟方案 ,最后给出仿真结果和分析结论     

基于级数反演的方位NCS成像算法分析

斜视SAR成像时,存在方位空变现象,方位空变减小了方位聚焦深度,可通过方位NCS增大方位聚焦深度。在进行方位NCS时,忽略高次项对驻相点的影响会造成成像精度的降低甚至散焦。采用级数反演方法计算方位NCS的驻相点,提高了驻相点的计算精度,更新了高次变标系数及校正函数。仿真结果表明,采用级数反演计算驻相点后,点目标聚焦效果改善明显,较好地增大了方位聚焦深度。     

基于逐步回归法的潜艇高空磁场仿真

应用目前磁场换算中较多使用的磁荷模拟法对潜艇高空磁场进行了仿真,为了尽量减少磁荷的位置及大小受人为经验的影响,且提高换算精度,采用逐步回归法对各模拟磁荷的磁矩进行筛选,最后对潜艇高空磁场进行了计算机仿真.仿真结果表明,该方法精度比较高,而且模型的稳定性好,对实际防空中磁探具有重要的意义.     

载体干扰磁场补偿方法

获得载体航行路径上各点地磁场的精确测量值是地磁匹配导航的前提,而载体上各种干扰磁场的存在会引起磁力仪输出的偏差,影响匹配的精度,因此必须对载体干扰磁场进行补偿。在分析载体干扰磁场特性的基础上,提出利用矢量测量值对地磁场总场值进行补偿的方法。该方法首先根据矢量磁力仪的测量模型得到关于载体磁场参数的非线性方程,然后采用非线性参数估计方法估计出精确的载体干扰磁场系数,最后再利用估计结果对测量值进行补偿。通过仿真对该方法的有效性进行研究,并设计了半实物实验对其实用性进行验证。结果表明采用本文提出的方法补偿后地磁场总场值的测量误差在20nT以内,而且该方法参数估计精度高,应用方便,可以有效地对导航载体干扰磁场进行补偿。     

脉冲等离子体推力器羽流场数值分析

为掌握脉冲等离子体推力器的羽流特性,考虑磁场对等离子体羽流的影响,结合DSMC和PIC方法建立了粒子-流体混合模拟模型,以磁流体力学模拟提供入口条件对推力器羽流开展了三维数值研究,并通过朗缪尔三探针诊断对计算结果进行了验证。研究表明,羽流膨胀过程中各组分的动力学行为差异明显;放电电流振荡会导致产生低速离子群,并会加重离子回流;电磁加速是羽流等离子体主要的加速机制,磁场对推力器羽流的流动具有重要作用。     

舰船固定磁场分量分离的一种新方法

为了准确了解舰船的固定磁场分布,进而对舰船磁性防护作出指导,用等效磁偶极子的方法对舰船固定磁场分量分离的方法进行了研究,通过对固定磁场垂直分量总和的曲线进行分析,根据磁偶极子组合产生磁场规律的先验知识,选择最佳的磁偶极子的排列方式,然后对磁偶极子磁矩范围进行估计,最后利用遗传算法这种全局优化算法求出磁源的参数,进而分离出固定磁场各个分量。仿真计算结果表明,该方法能够比较好地搜索到磁偶极子的最佳数目、位置和磁矩,可以用于舰船固定磁场的分离。     

任意函数展开成切氏多项式级数的机助方法(一个应用实例:热电偶测温电路的设计)

本文在介绍任意函数电路机助设计方法的基础上,用切比雪夫多项式级数模拟热电偶温度—电压特性,并设计出相应的函数电路。所述的方法实际上适用于模拟任意函数。     

活塞式磁通压缩发电机电枢涡流的有限元分析

为了研究活塞式磁通压缩发电机（P-MFCG）电枢内部涡流及周围的磁场分布，在Maxwell方程组的基础上，对电枢附近区域的磁场模型进行理论推导，得出电枢附近区域涡流场的控制方程。采用Ansoft有限元分析软件对应用于P-MFCG的柱状电枢上感应涡流、磁感应强度以及电枢所受电磁力的分布进行仿真分析，其结果对电枢的优化设计有重要参考意义。     

基于ANSYS软件的管道漏磁场分析

介绍了漏磁场分析的基本理论以及由麦克斯韦方程导出的泊松方程对应的能量泛函,利用基于此理论基础的ANSYS有限元分析软件的ANSYS Multiphysics软件包对管道漏磁场进行模拟仿真,能得出大量缺陷漏磁场数据,这为缺陷漏磁检测定量化打下基础.