列车涡流制动机理及制动力矩模型

前言符号说明第1章 绪论1.1 概述1.2 涡流制动电磁机构的主要研究方法1.2.1 研究涡流制动电磁机构的主要方法1.2.2 涡流制动电磁场的主要计算方法1.2.3 现有电磁机构研究方法的局限性1.3 涡流制动电磁机理及制动力矩模型研究的主要内容1.3.1 涡流制动机理研究1.3.2 制动力矩模型研究

第2章 涡流感应电场叠加的电磁场计算体系框架2.1 电磁场基本特性分析及研究方法确定2.2 通过麦克斯韦（Maxwell）方程组分析电磁场基本关系2.3 麦克斯韦（Maxwell）方程组中各个方程的实用性分析2.4 涡流感应电场叠加的电磁场计算方法论证2.5 表述涡流电磁场的控制方程2.6 建立涡流电磁场求解体系框架和解算步骤

第3章 针对涡流电磁场特性的电磁场强度求解方法3.1 电磁场计算方法研究基础和现状3.1.1 基于磁路法设计磁场参数的基本特点3.1.2 电磁场主要数值计算方法分析3.2 涡流电磁场特性与解算方式的可行性分析3.3 拉普拉斯方程求解方法的一般意义3.4 基于亥姆霍兹（Helmholtz）方程求解的计算方法特点3.5 采用基因遗传算法结合Powell优化法确定待定系数

第4章 涡流电磁场的数值求解过程及相关因素的变化规律4.1 涡流电磁场的数值求解过程4.2 微分方程的定解条件4.3 场域离散成有限单元4.3.1 变分法的区域离散化4.3.2 加权余量法的区域离散化4.4 二维模型与三维模型仿真计算差异分析4.4.1 结构模型的建立和算法4.4.2 二维电磁场中磁感应强度垂直分量与圆周面磁场强度分析4.4.2.1 定义物理尺寸4.4.2.2 定义模型区域材料特性4.4.2.3 划分网格4.4.2.4 加载边界条件和载荷4.4.2.5 计算求解和后处理4.4.2.6 建立动态旋转感应盘电磁场模型4.4.3 二维电磁场直径截面的磁场强度分析4.4.4 二维与三维电磁场仿真计算结果比较分析

第5章 涡流制动力计算模型分析5.1 涡流制动原理及电磁场洛仑兹（Lorentz）力分析5.2 电磁场开尔文（Kelvin）力推导与磁导率论证5.3 能量平衡公式计算制动力5.4 典型的涡流制动力计算方法分析

第6章 基于库仑规范和洛仑兹规范的电磁机构解析模型及计算方法6.1 变化的涡流电磁场模型分析6.2 涡流制动电磁机构解析计算模型6.3 涡流制动感应盘电磁场强度计算6.3.1 折线法推解电磁场强度6.3.2 参数方程法推解电磁场强度6.4 感应盘涡流分布分析6.5 涡流的趋肤效应和透入深度6.6 涡流电磁铁线圈产生的阻抗分析6.7 涡流制动力矩计算方法

第7章 涡流制动器电磁作用下的温度影响分析7.1 涡流制动转盘传热方式7.2 涡流制动器转盘温度场模型7.3 热源强度、边界条件和初始条件的确定7.3.1 内热源强度7.3.2 等效表面对流换热系数7.3.3 边界条件和初始条件7.3.4 网格划分7.4 模型求解7.5 温升对电磁材料的参数影响

第8章 涡流制动器制动力计算和试验结果比较分析8.1 涡流制动器的形式和结构8.2 涡流制动力计算分析8.3 电磁机构主要参数对制动力的影响8.3.1 电磁铁电流大小和磁极排列的影响8.3.2 电磁机构气隙与转盘厚度的影响8.3.3 电磁材料影响8.4 温升对制动力的影响8.5 涡流制动器台架试验项目和试验方法

第9章 总结与展望9.1 涡流制动器电磁场研究工作总结9.2 涡流制动器电磁场研究工作展望

附录 电磁机构设计的基础理论体系1 电磁机构设计的基础理论体系框架2 电磁保守场及其数学描述2.1 保守场与矢量函数的概念2.2 矢量场的散度和旋度2.3 标量电位和矢量磁位3 电磁场常用的铁磁介质及其特性3.1 常用的铁磁介质3.2 铁磁介质的磁化3.3 磁滞回线3.4 铁磁材料和材料工作点3.5 磁化曲线解析表示法4 基于磁路法磁场参数设计方法5 应用于涡流电磁场的主要数值计算方法5.1 积分方程法5.2 矩量法5.3 边界元法5.4 有限差分法5.5 有限元法5.6 加权余量法5.7 时域有限差分法5.8 电磁场计算软件简介6 电磁场计算方法的变化发展分析6.1 有限元法技术发展分析6.2 多场耦合问题探讨6.3 电磁机构瞬变过程的求解方法6.4 解析和数值方法组合-半解析数值方法6.5 非线性电磁场解决方法6.6 工程材料电磁特性精细化模拟6.7 吸收相关学科的成果改进计算方法6.8 电磁场计算方法难以解决的问题

《列车涡流制动机理及制动力矩模型》针对涡流制动电磁场特性、作用关系和涡流电磁场强度求解方法以及涡流制动力矩计算方法展开研究。在分析涡流制动器电磁场的形式和组成、论证周期变化的涡流感应电场对励磁线圈电流影响因素的基础上，建立涡流感应电场叠加的电磁场强度计算体系框架；研究涡流制动力生成机制及相关条件，建立涡流电磁场中的磁场分布及强度变化、涡流分布和变化的分析模型；推导磁场变化幅值的计算公式，反映了电磁机构各构成要素在制动过程中的变化特征；提出了涡流制动运动电磁场解析计算过程中采用不同坐标下的规范约束条件，建立了新型实用的涡流制动力矩解析计算方法。　　《列车涡流制动机理及制动力矩模型》主要读者对象是高等院校、科研院所电磁技术及其应用学科的教师和科技工作者，可作为电磁场研究和电磁应用技术相关专业研究生的专业课教材，也可供从事涡流制动、电磁阻尼减振、电磁涡流加热及电磁弹射控制等其他应用研究的工程技术人员参考。