平移對(duì)稱式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性.pdf

1、由于超導(dǎo)體內(nèi)部磁通釘扎效應(yīng)，高溫超導(dǎo)塊材能夠穩(wěn)定的懸浮或懸掛在應(yīng)用外磁場(chǎng)中。這種簡(jiǎn)單新穎的自穩(wěn)懸浮方式實(shí)現(xiàn)了磁懸浮車的應(yīng)用可能性，其中較為矚目的是2000年世界首輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車“世紀(jì)號(hào)”的研制成功。這種基于無(wú)限延長(zhǎng)的永磁軌道上方高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)具有平移對(duì)稱性。相比軸對(duì)稱式系統(tǒng)的研究，平移對(duì)稱式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的研究結(jié)果相對(duì)較少，動(dòng)態(tài)研究少于準(zhǔn)靜態(tài)研究。對(duì)系統(tǒng)的工程應(yīng)用而言，其動(dòng)態(tài)特性是至關(guān)重要的。 本文對(duì)平移對(duì)稱

2、式高溫超導(dǎo)超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)展開(kāi)了探索性研究工作。為了高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車樣機(jī)走出實(shí)驗(yàn)室，本論文利用振動(dòng)測(cè)試平臺(tái)對(duì)平移對(duì)稱式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并探討超導(dǎo)體內(nèi)部磁通蠕動(dòng)在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為中的物理本質(zhì)和作用因素。借助于系統(tǒng)的二維動(dòng)態(tài)模型，重點(diǎn)討論了動(dòng)態(tài)剛度和靜態(tài)剛度間關(guān)系，并且分別就系統(tǒng)的共振特性、動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)等重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)展開(kāi)了討論。本論文制作了與實(shí)際載人高溫超導(dǎo)磁懸浮車“世紀(jì)號(hào)”成4∶1比例的縮小模型。利用該縮小

3、模型，本文針對(duì)場(chǎng)冷高度、工作高度和負(fù)載重量等實(shí)際因素，實(shí)驗(yàn)研究了高溫超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)(共振頻率、動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù))變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，綜合系統(tǒng)懸浮力曲線的磁滯特性、動(dòng)態(tài)模型、已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果，深入分析了車系統(tǒng)的自由響應(yīng)及漂移現(xiàn)象，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了依據(jù)。進(jìn)一步，通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)研究了高溫超導(dǎo)磁懸浮模型小車在不同運(yùn)行速度不同場(chǎng)冷高度下體現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)特性和運(yùn)動(dòng)模式。首次獲得高溫超導(dǎo)磁懸浮車與運(yùn)行速度相

4、關(guān)的研究結(jié)果，為未來(lái)高溫超導(dǎo)磁懸浮車的實(shí)際運(yùn)行提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。為了改善高溫超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，論文從系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性出發(fā)，提出了3種改善方法：預(yù)載、引入渦流阻尼器和過(guò)冷方法。在提出前面2種方法后，初步討論了各方法實(shí)施后高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的改善情況，并指出了各個(gè)改善方法的注意之處。同時(shí)，通過(guò)振動(dòng)測(cè)試方法發(fā)現(xiàn)引入高溫超導(dǎo)塊材磁體到新的應(yīng)用外磁場(chǎng)中，是可能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮系統(tǒng)的。并且通過(guò)動(dòng)態(tài)特性和懸浮力導(dǎo)向力特性研究進(jìn)一步證明，引入高