基于超导块材的新型电磁推进模式

论文摘要

超导现象是20世纪物理学最为重要的发现之一,因其在科学上和技术上的重大意义,自从被发现后就一直是物理学研究的热点。超导材料由于其优良的超导电性,而备受人们的青睐,在实际应用中与常导材料相比具有显著优点。自从临界温度(Tc)进入液氮温区,高温超导材料备受关注,人们为开发它的实际应用进行了大量的研究工作,并取得了许多重要成果。目前高温超导材料可广泛用于能源、信息、医疗、交通、国防、科学研究及国防军工等重大工程方面。本文着重对一种新型电磁推进模式的实现机理进行了研究,该模式完全采用用超导块材,类似同轴电磁推进模式,本质上属于直线电机。但由于本该新型推进模式充分利用了高温超导材料的优良特性和巧妙的原理,而具有新颖的优势。本文首先介绍了目前同轴电磁推进技术的现状与存在的问题,然后介绍了高温超导块材的特性及研究进展,以阐明本课题的研究背景及意义。由于本文研究的新型电磁推进模式是在传统同轴电磁推进的基础上发展而来的而具有一定先进性的模式,与传统同轴电磁推进模式类似,但关键技术却不同,所以本文也着重介绍了传统同轴电磁推进模式的原理、系统组成和关键技术。针对本文研究的新型电磁推进模式,本文首先从物理的角度详细了分析了该模式的实现机理,然后建立了仿真模型,选用Ansoft有限元分析软件对系统的动态过程进行了仿真,最后,本文对该新型推进模式的馈电方法进行了初步研究。本文的研究主要从理论和仿真两方面展开,通过研究得出了保证系统功能实现的关键条件和系统的动态特性曲线。结果表明该模式充分利用了超导材料的特性,具有优良的特性,与传统推进模式相比具有显著优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 电磁推进的历史与研究现状
• 1.2.2 电磁推进关键技术的发展现状
• 1.2.3 高温超导材料的发展现状
• 1.3 研究背景与论文工作安排
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 论文工作安排
• 第2章 线圈式电磁推进技术概述
• 2.1 电磁推进技术的分类
• 2.2 线圈式电磁推进系统
• 2.2.1 脉冲感应式电磁推进器的结构
• 2.2.2 脉冲感应式电磁推进的基本原理
• 2.2.3 脉冲感应线圈式电磁推进器的系统构成
• 2.2.4 脉冲感应式电磁推进系统的工作过程
• 2.3 本章小结
• 第3章 新型电磁推进模式理论研究
• 3.1 基于超导体的磁通守恒理论
• 3.2 新型电磁推进模式的实现机理
• 3.2.1 基本加速原理
• 3.2.2 "自动控制"实现的方法
• 3.3 新型推进模式动力学特性方程
• 3.3.1 抛体受力计算
• 3.3.2 电流变化
• 3.4 本章小结
• 第4章 新型电磁推进模式仿真研究
• 4.1 有限元方法及其软件介绍
• 4.2 新型推进模式仿真分析步骤
• 4.3 仿真结果
• 4.4 新型推进模式性能初步研究
• 4.5 系统能量转化率
• 4.6 本章小结
• 第5章 新型电磁推进模式的馈电方法
• 5.1 超导体概述
• 5.1.1 超导体的概念
• 5.1.2 超导体的基本性质
• 5.1.3 超导体的分类
• 5.1.4 高温超导体的特性
• 5.2 高温超导块材的磁化机理
• 5.3 高温超导块材的磁化方法
• 5.4 脉冲磁化过程中存在的问题及对策
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研项目