基于等效电路和点电流源的潜艇水下腐蚀电场估算

为了对潜艇涂层破损状态的水下腐蚀电场进行快速评估,基于电化学腐蚀原理和潜艇结构特点,建立潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流等效电路,对潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流强度进行估算,并基于点电流源对潜艇腐蚀电场建模,将潜艇涂层破损部位和裸露螺旋桨等效为点电流源,利用点电流源在分层介质中的电场计算公式对潜艇涂层破损时的腐蚀稳恒电场进行估算。与某型潜艇腐蚀电场商业有限元软件COMSOL仿真结果对比表明：该估算方法得到的潜艇表面腐蚀电流和不同路径电场分布曲线规律与COMSOL仿真结果基本一致,电流估算值相对误差不超过6.5%,电场各分量峰峰值相对误差不超过18%。     

船舶轴频电场等效源强度计算方法

为了利用水平时谐电偶极子对实际船舶的轴频电场进行建模,需要确定等效偶极子的源强度和位置。针对安装有外加电流阴极保护系统的船舶,通过分析轴频电场产生的物理机理,明确了等效源是两个方向相反的水平时谐电偶极子叠加的结果。在此基础上,提出一种轴频电场等效源强度计算的实用方法,即可通过反演测量静电场得到的静态偶极子源强度、轴频电场信号包络最大值与静电场信号幅值的比例系数综合确定,且等效源位置与静电场偶极子的位置相同。船模试验证实了所提方法的有效性。     

运动舰船上任意分布的磁偶极子的感应电场计算

基于电磁场的坐标变换和线性叠加原理 ,导出了舰船上任意分布的磁偶极子感应电场的计算方法 .与积分方法相比 ,该方法具有普遍性 ,对任意磁化的舰船感应的磁场都适用 .     

舰船轴频电场产生机理及控制技术

为了减小舰船轴频电场信号,在深入分析尾轴结构的基础上,建立轴频电场等效电路模型,明确碳刷和滑环接触电阻的波动是轴频电场产生的主要因素。在对主动式轴接地(Active Shaft Grounding,ASG)系统原理进行分析的基础上,研制了原理样机,并进行了实验室船模试验和海上实船试验。试验结果表明:所研制的ASG系统能有效抑制滑环和碳刷接触电阻变化所引起的轴频电场信号,抵消效果可达90%以上,且当轴地等效电阻在回路中的比例较大时,ASG系统开启后,将导致静电场信号增加。对ASG系统输出电流的影响因素进行分析,结果表明:ASG系统的最大输出电流与阴极保护状态密切相关,与航速关系不大。     

舰船轴频电场产生机理及控制技术

为了减小舰船轴频电场信号,在深入分析尾轴结构的基础上,建立轴频电场等效电路模型,明确碳刷和滑环接触电阻的波动是轴频电场产生的主要因素。在对主动式轴接地(Active Shaft Grounding,ASG)系统原理进行分析的基础上,研制了原理样机,并进行了实验室船模试验和海上实船试验。试验结果表明:所研制的ASG系统能有效抑制滑环和碳刷接触电阻变化所引起的轴频电场信号,抵消效果可达90%以上,且当轴地等效电阻在回路中的比例较大时,ASG系统开启后,将导致静电场信号增加。对ASG系统输出电流的影响因素进行分析,结果表明:ASG系统的最大输出电流与阴极保护状态密切相关,与航速关系不大。     

海水电导率对舰船电场等效场源强度影响的实验研究

为掌握海水电导率对舰船水下腐蚀相关电场等效场源强度的影响,首先在实验室中模拟舰船船壳、螺旋桨、海洋环境、外加电流阴极保护系统,并通过外加电流使防护对象处于恒定保护电位;然后,在模拟船壳的不同涂层状态下改变海水电导率,分别测量流至船壳、螺旋桨的防腐电流及总的保护电流;最后,对测量结果进行了分析。结果表明:舰船腐蚀相关静态电场等效场源强度是近似正比于海水电导率的。实验研究结果为舰船腐蚀相关电场等效场源的确定及场的推演换算奠定了基础。     

舰船腐蚀电场建模及补偿最优解验证

基于等效偶极子法,从补偿偶极子长度、角度、大小三方面给出了任意角度的补偿偶极子场解析式,再利用电荷矢量叠加原理,建立了"腐蚀偶极子+补偿偶极子"电场模型。仿真以单轴桨船为例,先验证"腐蚀偶极子+补偿偶极子"电场模型的正确性,再进行补偿偶极子对舰船电场的影响验证,从而得出补偿最优解。模拟实验结果表明,补偿阳极在工程允许条件下距离补偿系统接船端最远处,且补偿系统平行于水平面和船体时补偿效果最优;在补偿最优条件下,理论上是可以抵消原舰船腐蚀电场的。     

一种新型等离子体通道的时变电阻模型

为了准确分析水下放电过程中等离子体通道电阻的实际变化规律,进而更精确地计算通道沉积能量、电声转换效率等物理量,首先基于水下放电的等离子体通道电阻的“U”型曲线,构建了一种时变电阻函数,通过数据拟合的方式,确定了函数中的参数;然后,将时变电阻函数代入到以通道电流为变量的二阶变系数微分方程中,通过龙格-库塔数值算法得到通道电流的数值解;最后,使用改进的余弦相似度作为评价指标,比较了仿真电流与实测电流的差异。结果表明：仿真电流与实测电流吻合度高,验证了时变电阻模型的有效性。     

海水中稳恒电流电场的点电极计算模型

根据点电极基本假设,利用均匀介质中稳恒电流场与静电场的相似性,分别采用分离变量法和镜像法计算了点电极稳恒电流场在空气 海水 海床三层介质平行界面模型下的电位分布,从而得到了海水中稳恒电流电场的计算模型.计算结果表明:点电极的电场分布具有明显的特征,可作为舰船电场电极阵列模拟的计算单元.     

船舶水下电场的预测方法

为了实现对船舶水下电场信号目标特征的控制,提出一种信号预测的方法。对测得的信号进行小波分解并分别在静电场和轴频电场频段进行重构。对高频的轴频电场信号构建自回归预测模型,对低频的静电场信号以灰色GM(1,1)模型进行拟合。将预测结果进行叠加得到对下一时刻电场信号的预测值。实测数据对该方法的检验结果表明:用该方法对船舶水下电场进行预测,电场的预测误差在原信号幅值的20%以内。     

点电荷对的电力线和等势面的计算机模拟

为了了解空间各点电场强度的大小和方向,需要借助于电力线或等势面。研 究了由电势叠加原理计算出点电荷对的等势面方程,由高斯定理计算出点电荷对的电力线 族方程,并用Mathematica软件作出了相应的图。该方法简单、准确。     

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.     

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。     

基于调制/解调的动态响应测试方法

在磁悬浮列车中,悬浮控制系统要求间隙传感器的动态特性,但无法用机械方法测试较高频率时的动态特性。根据传感器工作机制,用模拟涡流场来代替被测导体的涡流效应,提出基于调制/解调原理的动态特性测试方法,并分别对正弦信号和方波信号的测试方法进行了探讨。最后给出了两种特征信号的传感器动态特性测试结果。实验表明,这种方法能够满足测试要求,相对于机械方法有很大的优越性。     

坦克外部磁场的一种计算模型

将坦克的几何形状近似为一个空心长方体和一个空心旋转椭球体的组合,参考旋转椭球模型的计算结果,利用磁场叠加原理,通过解磁标势在直角坐标系中的拉普拉斯方程,建立了坦克外部磁场分布的计算模型,为坦克外部磁场的计算,提供了一种途径。     

氧化钨薄膜电致变色机理的探讨

研究磁控溅射生成的氧化钨薄膜处于电解液系列中的循环伏安特性,充电电流及光学特性.采用配体场理论来解释氧化钨薄膜在电场作用下,锂离子注入引起薄膜变色的现象,认为注入的锂离子破坏了薄膜界面层内氧化钨分子的八面体结构的对称性,在内部静电场和外部电场的共同作用下,钨离子d轨道的五重简并能级分裂,从而使得薄膜对可见光产生d-d吸收,导致氧化钨薄膜变色.     

PCP系统的优化对船舶水下电场的抑制作用

为了达到抑制水下电场特征的目的,需要使船身电位保持均匀。采用边界元法建立了空气-海水两层介质中的船体模型,通过改变牺牲阳极阴极保护系统中牺牲阳极的数量和分布,定量计算了不同保护状态下的船身电位和水下电场,并进行了实验室船模实验。仿真和实验结果均表明:对阴极保护系统进行合理的设计,使阳极与腐蚀区域之间保护电流的作用距离缩短并使多个阳极共同承担同一区域的防腐功能,能够降低单个阳极输出保护电流的强度,提高船身电位的均匀化程度,在达到防腐效果的同时起到抑制水下电场的目的。     

浅海中非金属圆柱体的扰动电场

为研究主动电场作用下非金属圆柱体目标所产生的扰动电场分布,基于镜像法和区域网格化的思想,建立了浅海环境下非金属目标的二次电偶极子模型。利用该模型计算出目标周围不同位置处的扰动电场,并与边界元软件仿真结果进行对比,结果表明扰动电场水平分量误差小于3%。开展水池模型实验,实测结果与所提模型计算值基本一致,证明了所建立的二次电偶极子模型的准确性。     

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。