矩形齿磁流体密封装置的磁场计算

 考虑了不同磁介质磁化性能的非线性,并采用介质边界上磁场传播关系对介质边界漏磁的精确描述,利用不等间距网格有限差分数值方法,对矢量磁位描述的轴对称场偏微分方程进行求解,计算出磁流体密封装置中具有非线性、稳态特征的强磁场分布,得出了不同齿数密封装置的磁场分布,克服了磁路法计算中对磁介质磁化性能和漏磁理想化估计带来的误差,计算结果准确、合理、可靠,为密封装置的结构设计提供了设计依据.     

由磁场能量计算电磁铁绕组电感量

前言核磁共振标准磁场系统中使用的电磁铁是激磁电源的强感性负载。正常工作时,激磁电流为几安至几十安。开机、关机或调节激磁电流会在电磁铁绕组上(也就是激磁电流输出端)产生很高反电势,它能破坏绕组绝缘,击穿电源调整管。为了安全可靠地工作,需要知道电磁铁绕组电感量,对于这种庞大的铁芯电感没有可用的测试仪器,为此采用计算法。计算时若按照一     

航天器内部磁场环境主动补偿方法

为解决空间引力波探测任务中航天器磁场对惯性传感器干扰的问题,研究在航天器复杂磁环境下利用主动测控方式获取小尺度均匀磁场环境的方法.在惯性传感器周围进行分布式磁场探测,并采用球谐函数法或多磁偶极子法实现对惯性传感器外部磁源的估计,计算惯性传感器所处位置的空间磁场及其梯度分布.利用线圈技术,对磁场及其梯度进行线性补偿.讨论分析传感器数量以及磁源布局方式等因素对最终补偿效果的影响.仿真试验结果表明,通过这一方法可将惯性传感器所在区域的磁场及其梯度降低1～2个数量级,降低引力波航天器平台的剩磁控制压力,为引力波探测提供满足要求的磁场环境.     

利用TIE-GCM模式计算电离层电流及夜间电离层磁场

电离层电流产生的磁场是地磁场卫星测绘时需要剔除的干扰源.利用电离层热层模式TIE-GCM计算电离层中的中性风、重力驱动和压强梯度等形成的电离层电流的全球分布,分析电流在特定位置产生的磁场及磁场三分量随纬度的变化规律.结果表明,E层尤其是磁赤道和极区的电流密度较大,可达10³nA·m^-2量级,F层电流密度量级约为10nA·m^-2.在磁静日（Kp≤ 1）夜间22：00LT-04：00LT,电离层电流在中低纬度（南北纬50°之间）产生的磁场量级为几个nT,且磁场的南北向分量和径向分量基本大于东西向分量.通过与CHAMP卫星磁测数据分析比较,发现TIE-GCM模式计算电离层干扰磁场在中低纬度可以取得较好的结果,但在高纬度地区的效果不理想,还需进一步改进模式以提高计算精度.     

新型高空探测系统

研发了一种新型全自动高空探测系统,其利用GPS定位,宽波瓣天线捕捉和低噪声接收的方法替代雷达或无线电经纬仪对高空探测仪进行跟踪定位和获取信息,具有不受低仰角的限制,目标不易丢失,性能价格比高等特点,成功将GPS应用于1680 MHz遥测数据传输体制.利用该系统进行了空中大气电场的探测实验,获得了满意的探测结果.由于系统轻便、操作简单、成本较低以及良好的机动性和可靠性,在近地空间环境探测和高空大气科学探测试验及常规的气象探测中有广阔的应用前景.     

电磁监测试验卫星矢量磁场探测方法

电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电磁场科学探测试验卫星, 探测空间背景磁场是其重要任务之一. 空间背景磁场探测需要在卫星平台上对空间矢量磁场进行长期稳定准确探测, 电磁监测试验卫星采用磁通门磁强计和基于CPT效应的绝对磁场校准装置(Coupled Dark State Magnetometer, CDSM)分别探测空间相对矢量磁场以及绝对标量磁场, 通过数据处理, 使最终的矢量磁场探测数据具有准确性. 这种数据处理方法在理想模型下拥有解析解, 实施过程中载荷的噪声、 准确度及稳定性影响模型的准确性, 会产生数据校准误差. 通过对在轨磁场探测的模拟确定了这种数据处理方法的性能, 验证了在载荷设计性能的基础上电磁监测试验卫星的磁场探测可以实现1 nT的准确度.     

木星磁场及磁场模型的对比分析

木星具有太阳系最强的行星磁场,是木星探测面临的基本环境。首先对磁场环境及其数学模型进行了调研,并在研究木星磁场模型以及磁场的数学原理的基础上,使用MATLAB数学工具实现了木星主磁场的计算,对VIP4、VIT4、O6和V1_17ev（eigenvector,特征向量）4个模型与磁测数据进行了对比及分析。研究结果表明这4个模型计算得到的磁场强度范围较为一致,但在全球磁场分布上存在差异,尤其是对磁南极位置的识别上,4个模型的结果都不相同;在对模型计算结果与探测数据的探讨分析中,发现4个模型与探测数据的符合较为一致,偏差均较小。可为木星探测的环境保障提供必要的理论基础和计算模型支撑。     

地磁场模型简化计算方法

为了实现地磁导航在近地轨道卫星上的应用,需要解决传统的高斯球谐函数递推法在计算地磁场强度时存在方法复杂、计算量大、实时性难以保证等问题.针对上述问题,提出一种用地球磁场估计函数代替球谐函数的地磁场强度计算方法.该方法利用伪地心下的磁偶极子模型代替主磁场模型,通过多项式拟合离线得到高度范围内固定经纬度网格点的伪中心距系数,进而利用插值法和偶极子模型得到任意点的地磁场强度.仿真结果表明,轨道高度为300～500km,经纬度网格间隔为0.5°时,地球磁场估计函数法的导航精度与地球主磁场模型WMM精度一致的同时,降低了计算负担,提高了算法计算效率.     

磁场卫星

美国航宇局已于一九七九年十月发射了第一颗专门研究地球磁场和地壳磁异常的地球观测卫星,定名为磁场卫星(magsat)。此次发射,主要是进一步查明地质和地壳物理特性方面的大尺度变化,为地质测量和船舶导航提供最新资料。而最有希望的成果将是获得高分辨的地壳磁异常世界地图。它可为寻找矿物,发现新油田,提供重要的线索。因此,无论在科学上和经济上都具有重要价值。     

航空发动机在高空风车状态下预燃室内空气参数及油气比的计算

本文介绍涡喷六航空发动机及其主燃烧室预燃室,分别在两种高空模拟台上进行冷吹风试验的某些结果。根据这些结果,可获得若干特性线,利用这些特性线可计算高空风车状态下,预燃室内的各空气参数及油气比。试验结果也表明,为了获取有关的特性线,根据相似理论仅需进行地面大气条件下的冷吹试验,可免除耗费大的高空模拟冷吹试验。     

小推力发动机高空羽流场数值模拟

以小推力发动机的高空羽流场为研究对象,完成了氮气流的DSMC方法数值模拟研究,对计算方法的可靠性进行了实验对比验证,分析了高空羽流场特性及高空稀薄流动的非平衡效应.结果表明,用DSMC方法与加密网格技术结合可有效模拟高空羽流场,且必须计及气体非平衡效应.皮托压力的数值结果与实验符合得很好.     

中国及邻近地区地磁场垂直梯度的计算与研究

根据地磁场的球谐模型,推导出地磁场各个分量垂直梯度的球谐表达式.计算出中国及邻近地区高度为0km,50km和100km处的地磁场及其垂直梯度的网点值,编绘出地磁总强度、垂直强度、水平强度和磁偏角的垂直梯度等值线图.研究了地磁场垂直梯度在地面上以及随高度的变化规律.     

低纬地磁Z分量的半年变化

利用武汉、广州、泉州和琼中等4个低纬地磁站连续多年的地磁资料，计算了各月5个磁静日Z分量日均值与中午1100---1300时段平均值之差(Dz)，对每年12个Dz采用多元回归分析方法，得到各年的半年变化幅度和相位．结果表明：4个站的Dz每年都有半年变化现象；半年变化幅度与太阳活动有关，一般来说，太阳活动高年Dz半年变化幅度明显大于太阳活动低年；太阳活动本身的半年变化，对Dz半年变化幅度有显著的调制作用；Dz半年变化的相位在3—4月(或9—10月)，即极大值出现在分季；低纬地区地磁Z分量存在显著的半年变化，能够反映赤道电急流也有明显的半年变化，这再一次证明，赤道电急流幅度的半年变化，通过“喷泉效应”使得电离层，f0F2产生半年变化，其是产生，f0F2半年变化的一个主要因素．     

在地磁场中测定卫星磁矩方法的研究

本文给出了在地磁场中测量卫星磁矩的环境磁场作图法。通过采用原位和斜置(或倒置)的重复测量、对测量探头和参考探头的输出作差值处理、使探头沿地磁场东西取向和试验体转置90°以保持它与探头的相对高斯态不变等方法,较好地解决了在地磁场中磁测碰到的两个主要技术难题:分离永磁矩和感磁矩,有效地抑制地磁场的噪声。并由试验表明,对于磁矩在500mA-m²以上的卫星,由该法给出的测量相对误差不大于10%。     

"神舟3号"运行高度上大气密度的变化

"神舟3号"(SZ-3)大气密度探测器搭载在SZ-3留轨舱上于2002年3月发射入轨,在轨运行期间获得了轨道舱运行高度范围(330-410km)内的大气密度数据.数据分析表明,无明显太阳和地磁扰动时,热层大气密度的主要变化之一是日照和阴影区域之间的涨落变化,最大涨落变化比约为3.0,变化比与太阳和地磁活动程度有关.在2002-04-17和2002-04-19的强地磁扰动时,全球热层大气密度上涨,同时在磁扰峰期探测获得30°N-40°N区域出现密度扰动异常现象.对强地磁扰动在运行轨道高度上大气密度最大涨幅约为60%左右,响应过程在时间上要比地磁扰动过程滞后6-7h,日照和阴影区域中大气密度的响应变化程度明显不同.在太阳活动程度发生变化时,热层大气密度会呈现出明显的正相关变化关系.     

广州地磁Z分量日变幅的谱特征

利用1972—1993年广州地磁资料，分析了Z分量日变幅的年平均、年变化和半年变化等低频成分的逐年变化，以及小于60天的短周期变化特征．同时对1972—1993年的F10.7日均值进行了谱分析．结果指出，广州地磁Z分量日变幅的年平均与太阳活动指数F10．7的年平均存在良好的线性相关；具有幅度大约5nT夏季极大的年变化，与太阳活动没有明显相关，是一种季节效应；存在春秋分极大的半年变化，幅度与太阳活动有关，高年的幅度明显大于低年；具有明显的与太阳自转相关的27天左右的变化和明显的与行星波有关的接近16日、10日、5日、2日等短周期变化．广州地磁Z分量日变幅的这些谱特征，有助于更深入地了解中低层大气对电离层影响的物理机制．     

空间飞行体远尾区内场和密度的非稳态非线性计算

对空间飞行体远尾区内等离子体与场之间非稳态非线性相互作用的耦合方程,在考虑了时间导数项后,进行了数值模拟计算.计算中考虑到场量具有轴对称的特点,利用二维三分量的初始条件,采用FTCS有限差分格式方法,得到了场和密度扰动的分布.结果表明,这种非线性相互作用也会引起场的塌缩并出现密度空洞,但塌缩的速度较快.通过对密度空洞变化的探测,可以对隐身飞行体进行跟踪探测.     

日侧极隙纬度VLF波的磁暴效应

利用时序叠加法对1984年4月至1987年2月的日侧极隙纬度VLF波活动指数与磁暴活动作了统计分析。结果表明若以磁暴开始日为第0天,则VLF波活动指数在0至一2天内相对于平均值都有下降的效应,而在第2天或第4天则有明显的上升效应,并且存在着季节不对称性,其中急始型的暴始下降和缓始型的暴后上升效应均显冬大夏小的特征,冬季值约为夏季值的3倍。     

武昌哨声的传播特征及其与地磁活动的相关

本文利用武昌(磁纬19.2°N)连续三年的哨声观测资料,研究了武昌地区哨声传播的一般特征。着重对武昌哨声的传播路径进行了分析推断,并讨论了它们与地磁活动的相关特性。发现:武昌哨声的显著特征是色散与电离层f₀F₂有明显的正相关关系;其次常出现一类色散值稳定、出现率也很高的哨声。此外,对典型事件的分析及统计分析都表明武昌哨声出现率在地磁扰动时明显增高;哨声色散在磁暴急始后不久即有一个急剧的上升,上升幅度达18%至37%。     

太阳活动区磁场扭绞与耀斑产率

本文以1972年10月的太阳活动区McMath 12094为范例, 研究了活动区磁场扭绞与耀斑产率的关系.先在常α无力场模型假定下, 以观测到的活动区光球磁场为边值, 对活动区在日面中心附近4天(10月28—31日), 推算出代表活动区磁场平均扭绞程度的无力因子α, 从而外推出活动区在这4天的三维磁力线形态.然后以这些资料为基础, 进一步讨论了活动区磁场演化特征, 磁场扭绞与耀斑产率的关系, 并且近似用单极场模型估算了通过活动区前导大黑子A的电流、电流密度以及因大黑子逆时针旋转造成磁场扭绞所贮存的能量.本文主要结论为:(1)活动区McMath 12094从10月27日起保持较强扭绞, 10月30日达到极大, 10月31日后扭绞减弱.活动区磁场扭绞的主要原因是光球中的磁流体力学作用所导致的前导大黑子A的逆时针旋转。(2)代表活动区磁场平均扭绞程度的无力因子α与活动区耀斑产率同步变化, 表明活动区磁场扭绞与耀斑产率成正相关.(3)通过活动区前导大黑子A的本影电流为4.3—6.6×10¹²A, 因扭绞产生的自由能贮存为0.44—1.11×10³²erg.活动区中的电流密度达到0.96—1.47×10A·m^-2.这样高的电流密度可能是该活动区高耀斑产率的重要原因.