《運動外磁場下高溫超導塊材懸浮特性及變化機理研究》是依託西南交通大學，由鄧自剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：運動外磁場下高溫超導塊材懸浮特性及變化機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄧自剛
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫超導磁懸浮技術以其獨特的無源自穩定優勢為未來軌道交通發展提供了新途徑。針對人們對高溫超導磁懸浮車動態運行狀態的疑慮，本課題提出了運動外磁場下永磁軌道上方高溫超導塊材動態懸浮特性和變化機理的研究。在升級改造高溫超導磁懸浮動態測試平台的基礎上，完成當前最高實驗研究速度（300 km/h）及在不同工作模式、不同運動模式和不同人為模擬實驗條件下超導塊材動態懸浮實驗；並建立溫度和磁場測試模組，揭示運動過程中塊材的懸浮力、溫度和磁場變化行為關係，分析其內在的磁熱耦合、熱交換及能量損耗等問題，協助完善確認高溫超導磁懸浮動態特性變化的影響因素和作用機理；最終從套用的角度預見未來高溫超導磁懸浮車在實際運行狀況中可能出現的現象、機理上存在的優勢或風險。預計研究結果將有助於豐富目前未知的高溫超導磁懸浮動態運行數據，為未來高溫超導磁懸浮試驗線及其他領域的套用提供重要理論和科學依據。
結題摘要
高溫超導磁懸浮技術以其獨特的無源自穩定優勢為未來軌道交通發展提供了新途徑。針對高溫超導磁懸浮車動態運行狀態，提出了運動外磁場下永磁軌道上方高溫超導塊材動態懸浮特性和變化機理的研究課題。主要研究內容包括：升級改進測試裝置SCML-03，提高系統採樣頻率，完成背景數據測試，確保最高實驗速度300 km/h裝置的可靠性和實驗的準確性；研究不同工作模式和不同運動模式下高溫超導塊材的懸浮力變化，同時引入磁場和溫度研究，探究超導體俘獲磁場和溫度變化規律，從巨觀懸浮力出發，結合俘獲磁場和溫度信息，深層次分析超導體磁-熱耦合機理；探討運動外場下高溫超導塊材懸浮力受影響的作用機理，研究磁滯損耗、渦流損耗及其他可能因素對懸浮力衰減的影響；探究在自由懸浮狀態下超導體內部的溫升（溫度效應）對超導體振動回響特性的影響；探究渦流阻尼器對高溫超導磁懸浮系統準靜態和動態特性的影響。實驗結果發現：不同工作模式（懸浮和懸掛）下的懸浮力曲線都呈現一個先急劇衰減然後逐漸趨於穩定的過程，且場冷高度越高，塊材獲得的懸浮力越大，對應的懸浮力衰減也越多，達到穩定所需時間也越長；在較高速度下懸浮力衰減主要集中在運行前期且趨於穩定較快,利於系統長期運行穩定性；加速過程對衰減趨勢沒有明顯影響，減速過程卻加劇了衰減，表明不同的運行速度對懸浮力的衰減趨勢影響存在差異。外界溫度越低，超導體內外溫差越大，熱傳導越快，超導體內部溫升越小；超導體工作溫度越低，溫升越小，內部能量損耗越小。引入渦流阻尼器到高溫超導磁懸浮系統中，實驗發現銅片厚度在1.2 mm內能增大系統的垂向阻尼係數，提高系統的垂向穩定性；對懸浮力也有較小的提升，且在0.3 mm時對懸浮力的提升最大。本課題研究結果有助於豐富現有的高溫超導磁懸浮動態運行數據，為未來高溫超導磁懸浮試驗線及其他領域的運用提供重要理論和科學依據。
