【摘 要】
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自从临界温度高于77 K(液氮温度)的高温超导体被发现,高温超导技术已经应用于许多不同的领域。由高温超导体和永磁导轨组成的高温超导磁悬浮列车是其最重要的应用之一。到目前为止,已成功建成几百米长的试验线路和与实际应用规模成比例的载人磁悬浮列车,试验车辆最高运行速度达到160 km/h。然而,尽管高温超导磁悬浮技术具有高速的潜力和其他优势,但进一步提高其运行速度方面仍存在许多挑战,其中磁悬浮列车高速运
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自从临界温度高于77 K(液氮温度)的高温超导体被发现,高温超导技术已经应用于许多不同的领域。由高温超导体和永磁导轨组成的高温超导磁悬浮列车是其最重要的应用之一。到目前为止,已成功建成几百米长的试验线路和与实际应用规模成比例的载人磁悬浮列车,试验车辆最高运行速度达到160 km/h。然而,尽管高温超导磁悬浮技术具有高速的潜力和其他优势,但进一步提高其运行速度方面仍存在许多挑战,其中磁悬浮列车高速运行时的稳定性是关键的科学技术问题之一。此外,还需要研究各种阻力引起的能量消耗和不稳定性,以进一步优化磁悬浮系统。本实验以自主研发的模拟实验平台为基础,研究了HTS-Maglev系统在高速运动下磁阻力的动态特性。通过叠加铁片来改变永磁轨道上方的磁场分布,人为地创造了一个大幅度涨落的磁场环境,研究分析了高温超导体在不同的场冷高度、外部磁场涨落幅度、运行速度下磁阻力的动态特性和HTS-Maglev的动态稳定性,并基于matlab数值仿真对实验结果进行了验证,理论模拟和实验观察所得出的结果高度符合。本文首先介绍了HTS-Maglev技术的研究背景、超导体的发展历程、超导体的基本特性和HTS-Maglev列车研究中存在的问题,提出了本文的主要思路和实施方案。随后对实验平台的整体结构进行说明,详细介绍了实验中所使用测量仪器的作用和使用方法,阐述了具体操作流程和注意事项。紧接着从时域上分析了HTS-Maglev系统在不同的场冷高度、外部磁场涨落幅度和变化频率下磁阻力的动态特性。从整体运动包括加速、匀速和减速运动阶段定性分析了外部磁场涨落幅度和变化频率对磁阻力的影响,并且从磁阻力细节波形图入手,分析了HTS-Maglev系统在不同运动状态下的稳定性。接下来对磁阻力动态特性进行了频域分析和混沌分析,研究了HTS-Maglev系统在不同的外部磁场环境下频带宽度和功率谱密度的变化趋势,采用直观法和李雅普诺夫数值计算法判断处于非线性运动状态的系统是否进入混沌状态,定量研究了外部磁场涨落幅度和变化频率对系统稳定性的影响程度。最后基于matlab对HTS-Maglev系统的动态特性进行了数值仿真,分析了高温超导体在不同的外部磁场涨落幅度和频率下的振动状况,验证了从时域、频域、混沌对HTS-Maglev系统磁阻力动态特性分析的正确性。
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