文档介绍：郑州大学
硕士学位论文
超导磁悬浮涡旋电流理论及实验验证
姓名:王永永
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:李平林
20090501
摘要超导磁悬浮有着广阔的应用前景,而决定悬浮系统应用价值的关键因素是悬浮力。目前,有关悬浮力探索大致可分为实验和理论两个领域。有关实验研究已经取得了丰富的成果,基本澄清了超导磁悬浮力的一些表现特征,但实验上仅是对观测数据的统计总结,缺乏明确的理论模型给予指导。尽管目前在理论研究方面已提出不少模型,但多数边界设置与实际应用的超导磁悬浮特征相去甚远,理论研究明显滞后,同时也凸现了理论研究之迫切。本文通过详细分析超导磁悬浮特征,论述了各理论模型与实际应用情况存在的偏离。这种偏离主要体现在两方面:第一,将超导体视为一个整体与外磁场相互作用,忽略了超导体内部涡旋电流的微观特征;第二,边界设置问题。由于应用于磁悬浮的均为第二类超导体,其对外磁场的响应呈现动态变化,设置边界却严重抑制了超导体对外磁场的动态响应。为了避免以上缺陷,文中取自然边界,并将涡旋电流作为独立的微磁场源,每个涡旋电流元产生一个磁矩元与永磁体相互作用,运用基本电磁场关系确定每个微涡旋产生的悬浮力,经过严格推导,在整个超导体内进行叠加可求解总悬浮力尼。为了验证理论模型的可靠性,我们运用镅远訤:进行理论计算,与实验结果进行比较。在计算过程中,各参数设置严格按照实验中给定的相应数值,通过方程修正后的计算结果与实验符合甚佳,从而验证了模型能恰当反映出超导磁悬浮特征。从悬浮力的计算结果可以看出,理论计算曲线总是和磁滞回线的第二条线相吻合,这是磁滞现象造成的。根据计算结果,我们对磁滞的来源提出了新观点,即超导磁悬浮磁滞可能来源于超导体内的“电磁感应”成份。由于“电磁感应苁亲璋磐糠⑸浠即判×Φ谝惶跚咧邪耪庵值绱鸥杏产生的阻碍力,而第二条曲线的反向相对运动所产生的感应电流抵消了第一条曲线的影响,仅仅留下产生的悬浮力。在后续的工作中,我们将通过进一步分析建立磁滞解析公式,以期从理论上圆满解决超导磁悬浮及其磁滞问题。关键词:超导磁悬浮,涡旋电流,理论模型,自然边界郑州大学硕士学位论文
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原创性声明学位论文使用授权声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果闹幸丫⒚饕玫哪谌萃猓韭畚牟话魏纹渌鋈嘶蚣体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者:日期:年月日
第一章绪论§研究目的和意义个热点。由于决定悬浮系统应用价值的关键因素是悬浮力,超导磁悬浮亦主要针个领域。通过实验人们发现,悬浮力大小主要依赖于超导体自身特征和磁场强度论模型,但其条件和参数设置与实际应用状况都存在一定差别。了理论研究的迫切性和必要性。如果能够建立一套准确描述超导磁悬浮力的理际应用问题,使超导磁悬浮能够更快、更广泛的应用到现实生活中。本文根据实际应用,取超导体自然边界,建立了涡旋电流元模型。我们将涡旋电流作为独立的磁场源与永磁体相互作用,这样即可用基本电磁场理论建立悬浮力的计算公式,进而描述超导磁悬浮力特征,以及随各参数的变化。同时,我最后通过喑碳扑悖晕行缌髟@砺劢醒橹ぁT诩扑愎讨校各个参数完全按照实验的设定。从悬浮力计算值与实验值的比较结果看,我们的理论结果与实验结果吻合得非常好。进一步证明了涡旋电流元模型的可行性。如果实验上能够测量出超导体表面的微悬浮力分布,以及单位面积的微涡旋数目等参数,结合超导磁悬浮涡旋电流元计算的理论值,就可以确定超导涡旋电流密度。对理论和实验结果进行反演,以确定超导体内部在超导态的精细电磁结构,进而深入开展超导透析技术研究。以期为研究超导态电磁结构乃至超导电性自从年昂纳斯【发现超导以来,特别是高温超导体发现以来,对于超导体应用的研究一直强烈吸引着人们的注意力。由于超导体的独特物理性质,超导体在很多应用方面,尤其是在电力和悬浮力方面,与常规导体和常规磁悬浮相比具有无与伦比的优点。随着近几年超导悬浮列车的发展,超导磁