超導懸浮系統(tǒng)的懸浮力分析.pdf

1、超導懸浮系統(tǒng)是超導體重要的應用領域之一。它利用超導體的抗磁性和釘扎性使物體懸浮起來。與其它傳統(tǒng)的物理懸浮相比有很多無法比擬的優(yōu)點。 本文從描述超導體宏觀電磁特性的Maxwell方程出發(fā)，基于超導體電磁本構的非線性E-J關系和超導體結構的特點，利用有限元方法和計算機快速計算的優(yōu)點，建立定量分析超導懸浮系統(tǒng)的數值計算方法。 針對由圓柱形超導體－超導線圈組成的低溫超導懸浮系統(tǒng)，結合基于磁矢量位A方法的超導體偏微分方程，推導出計

2、算超導體屏蔽電流的有限元方程組，求得低溫懸浮系統(tǒng)的靜態(tài)懸浮力特性，分析了線圈電流幅值和線圈尺寸對靜態(tài)懸浮力的影響規(guī)律。并用此法對由超導球體－超導線圈組成的懸浮系統(tǒng)進行分析。 針對由圓柱形超導體－永磁體組成的高溫超導懸浮系統(tǒng)，結合基于電流矢量位T方法的超導體偏微分方程，得到高溫超導體內部復雜的屏蔽電流分布變化，本文選取兩組已經有實驗結果的系統(tǒng)參數進行數值定量模擬計算，得到的兩組靜態(tài)懸浮力－間隙曲線都與實驗結果相吻合，懸浮力曲線有很

3、強的磁滯特性，屏蔽電流的分布從本質上解釋了這個現(xiàn)象。最后詳細分析了系統(tǒng)的材料參數、尺寸參數和場冷高度對靜態(tài)懸浮力的影響規(guī)律，得到了很多對實際應用有幫助的結果。 最后用磁通蠕變與流動模型對懸浮系統(tǒng)的動態(tài)懸浮力進行了初步分析，得到了動態(tài)懸浮力對時間的依賴關系，通過與實驗結果相比較，發(fā)現(xiàn)用磁通蠕變與流動模型比臨界態(tài)模型能更準確地反映懸浮系統(tǒng)的動態(tài)特性。 總之，本文定量分析了超導懸浮系統(tǒng)的靜態(tài)特性，為將來的進一步理論分析奠定了堅