超導(dǎo)磁懸浮渦旋電流理論及實驗驗證.pdf

1、超導(dǎo)磁懸浮有著廣闊的應(yīng)用前景，而決定懸浮系統(tǒng)應(yīng)用價值的關(guān)鍵因素是懸浮力。目前，有關(guān)懸浮力探索大致可分為實驗和理論兩個領(lǐng)域。有關(guān)實驗研究已經(jīng)取得了豐富的成果，基本澄清了超導(dǎo)磁懸浮力的一些表現(xiàn)特征，但實驗上僅是對觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計總結(jié)，缺乏明確的理論模型給予指導(dǎo)。盡管目前在理論研究方面已提出不少模型，但多數(shù)邊界設(shè)置與實際應(yīng)用的超導(dǎo)磁懸浮特征相去甚遠(yuǎn)，理論研究明顯滯后，同時也凸現(xiàn)了理論研究之迫切。
　　 本文通過詳細(xì)分析超導(dǎo)磁懸浮特征，論

2、述了各理論模型與實際應(yīng)用情況存在的偏離。這種偏離主要體現(xiàn)在兩方面：第一，將超導(dǎo)體視為一個整體與外磁場相互作用，忽略了超導(dǎo)體內(nèi)部渦旋電流的微觀特征；第二，邊界設(shè)置問題。由于應(yīng)用于磁懸浮的均為第二類超導(dǎo)體，其對外磁場的響應(yīng)呈現(xiàn)動態(tài)變化，設(shè)置邊界卻嚴(yán)重抑制了超導(dǎo)體對外磁場的動態(tài)響應(yīng)。為了避免以上缺陷，文中取自然邊界，并將渦旋電流作為獨立的微磁場源，每個渦旋電流元產(chǎn)生一個磁矩元與永磁體相互作用，運用基本電磁場關(guān)系確定每個微渦旋產(chǎn)生的懸浮力，經(jīng)過

3、嚴(yán)格推導(dǎo)，在整個超導(dǎo)體內(nèi)進(jìn)行疊加可求解總懸浮力Fz。
　　 為了驗證VC理論模型的可靠性，我們運用Fortran語言對Fz進(jìn)行理論計算，與實驗結(jié)果進(jìn)行比較。在計算過程中，各參數(shù)設(shè)置嚴(yán)格按照實驗中給定的相應(yīng)數(shù)值，通過GL方程修正后的計算結(jié)果與實驗符合甚佳，從而驗證了VC模型能恰當(dāng)反映出超導(dǎo)磁懸浮特征。
　　 從懸浮力的計算結(jié)果可以看出，VC理論計算曲線總是和磁滯回線的第二條線相吻合，這是磁滯現(xiàn)象造成的。根據(jù)計算結(jié)果，我們對