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横向静磁场对电磁悬浮液滴稳定性的影响

宋其晖 石万元

横向静磁场对电磁悬浮液滴稳定性的影响

宋其晖, 石万元
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  • 在利用电磁悬浮技术实现液滴悬浮的过程中, 液滴内部往往存在剧烈对流、外部伴随快速旋转和质心的水平位移等不稳定因素; 因此, 实现液滴的稳定悬浮是完善电磁悬浮技术的关键. 本文采用实验观测的方法, 通过U形静磁场组件对液滴所在空间施加横向静磁场, 利用高速相机记录了不同磁场强度下纯铜熔融液滴的振荡变形过程; 分析了横向静磁场对悬浮铜液滴振荡频率、振幅以及旋转的影响. 实验发现: 对于熔融前的固态铜颗粒, 若静磁场强度超过0.3 T, 铜颗粒几乎以静止状态悬浮. 熔融后, 当施加0.15 T的静磁场, 与未加静磁场时相比, 液滴拟合出的椭圆轮廓线半长短轴差R-=Rx-Ry, 椭圆面积A和椭圆长轴长度Dmax, R-的振幅分别减小了25%, 76% 和60%; 随着磁场强度的继续增加, 振幅和频率继续减小, 但在静磁场强度为0.3 T时, 相比静磁场强度为0.2 T, 频率增加了1 Hz. 横向静磁场还抑制了悬浮铜液滴的旋转, 当磁场强度增加到0.53 T时, 悬浮液滴只在10°的角度范围内摆动. 这些结果表明, 施加横向静磁场能够有效提高悬浮液滴的稳定性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51176210)和重庆市自然科学基金(批准号: cstc2012jjA50003)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-22
  • 修回日期:  2014-08-14
  • 刊出日期:  2014-12-05

横向静磁场对电磁悬浮液滴稳定性的影响

  • 1. 重庆大学动力工程学院, 重庆 400044;
  • 2. 重庆大学, 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51176210)和重庆市自然科学基金(批准号: cstc2012jjA50003)资助的课题.

摘要: 在利用电磁悬浮技术实现液滴悬浮的过程中, 液滴内部往往存在剧烈对流、外部伴随快速旋转和质心的水平位移等不稳定因素; 因此, 实现液滴的稳定悬浮是完善电磁悬浮技术的关键. 本文采用实验观测的方法, 通过U形静磁场组件对液滴所在空间施加横向静磁场, 利用高速相机记录了不同磁场强度下纯铜熔融液滴的振荡变形过程; 分析了横向静磁场对悬浮铜液滴振荡频率、振幅以及旋转的影响. 实验发现: 对于熔融前的固态铜颗粒, 若静磁场强度超过0.3 T, 铜颗粒几乎以静止状态悬浮. 熔融后, 当施加0.15 T的静磁场, 与未加静磁场时相比, 液滴拟合出的椭圆轮廓线半长短轴差R-=Rx-Ry, 椭圆面积A和椭圆长轴长度Dmax, R-的振幅分别减小了25%, 76% 和60%; 随着磁场强度的继续增加, 振幅和频率继续减小, 但在静磁场强度为0.3 T时, 相比静磁场强度为0.2 T, 频率增加了1 Hz. 横向静磁场还抑制了悬浮铜液滴的旋转, 当磁场强度增加到0.53 T时, 悬浮液滴只在10°的角度范围内摆动. 这些结果表明, 施加横向静磁场能够有效提高悬浮液滴的稳定性.

English Abstract

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