电磁力作用下金属小车的减速刹车过程研究

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1、电磁力作用下金属小车的减速刹车过程研究电磁力作用下金属小车的减速刹车过程研究 李晓南，刘国强 中国科学院电工研究所，工程电磁场研究部，中关村北二条6号，北京市，100190引言引言：利用惯性力学和电磁学，研究了一个金 属小车沿着磁铁铺就的轨道，做减速直线运动。 其中，小车也可以看成是携带等量的磁铁剩磁， 而沿着铁磁轨道减速运动。通过赋予小车一个 初速度，例如 100 m/s，然后再根据实际情况、 赋予它一个特征密度，即小车有了一定的质量。 当认为小车沿水平方向的轨道减速运动，忽略 重力、空气阻力等其他一些影响因素时，小车 将只受电磁洛伦兹力的作用，而逐渐减速到零。计算方法计算方法：利用 COM

2、SOL Multiphysics，建 模过程中，主要用到了“磁场和电场(mef)” 和“全局常微分和微分代数方程(ge)”接口， 涉及到的动力学和电磁学方程为：图 1 是小车和磁铁轨道的模型。图 2 所 示的公式中，v 为小车速度，F 为洛伦兹 力，J 为感应产生的涡流，B 为外加磁场。结果结果：图 3 为小车加速度随时间的变化。结论：结论：由于单面磁体轨道的刹车距离不理 想，未来考虑再增加两个侧面磁体阵列， 以提高减速效率。参考文献参考文献： 1. 魏延鹏 等，薄壁圆筒冲击屈曲吸能行 为的实验与数值模拟研究，兵工学报， S2,2014图图 2 2. 电流密度和洛伦兹力公式图图 3 3. 刹车过程计算结果图图 1 1. 金属小车和磁体轨道模型Excerpt from the Proceedings of the 2015 COMSOL Conference in Beijing