超导钉扎磁浮

本书阐述了新兴的超导钉扎磁浮理论与技术，全书共5章，前3章着眼于超导钉扎磁浮物理现象，分别从相关的超导物理及材料基础、实验、电磁计算三个角度进行了详细介绍；后2章上升到车辆系统技术层面，其中第4章基于工程化应用对超导钉扎磁浮进行系统动力学建模和计算，第5章总结了该技术的发展与应用现状，并对未来真空管道交通进行了展望。

目录
第1章  超导物理与超导体 1
1.1  超导物理发展简史 1
1.2  超导电性 3
1.2.1  实验研究 4
1.2.2  理论解释 8
1.2.3  第Ⅱ类超导体 10
1.3  高温超导体 11
1.3.1  铜氧化物高温超导体 11
1.3.2  YBCO的晶体结构 12
1.3.3  YBCO的临界电流密度 14
1.3.4  REBCO的磁化与捕获磁通密度分布 15
1.3.5  铁基超导体 16
1.3.6  高温超导体的分型 17
1.3.7  应用与前景 18
1.4  REBCO超导块材的制备 21
1.4.1  晶体生长技术 22
1.4.2  REBCO超导块材生长机理 23
1.4.3  顶部籽晶熔融织构生长法 26
1.4.4  顶部籽晶溶渗法 27
1.4.5  REBCO超导块材制备方法 28
1.4.6  REBCO超导块材制备研究的缺陷 33
1.5  本章小结 33
参考文献 34
第2章  超导钉扎磁浮原理与特点 35
2.1  发现 35
2.2  基本原理 37
2.2.1  磁通钉扎原理 37
2.2.2  悬浮原理 39
2.3  主要特征 41
2.3.1  外磁场 41
2.3.2  磁滞特性 42
2.3.3  力的非线性 44
2.3.4  悬浮、悬挂与侧挂 46
2.3.5  弛豫 48
2.4  实验研究 48
2.4.1  实验内容及方法 48
2.4.2  实验设备 51
2.4.3  实验内容及方法的发展方向 58
2.5  系统优化 59
2.5.1  永磁轨道的优化 59
2.5.2  超导体悬浮性能的优化 63
2.5.3  相互关系及应用环境的优化 68
2.6  本章小结 72
参考文献 73
第3章  电磁计算 75
3.1  电磁学理论基础 75
3.1.1  麦克斯韦方程组 76
3.1.2  电磁本构方程 77
3.1.3  电磁场初/边值条件 77
3.2  高温超导体理论模型及数值计算 78
3.2.1  电磁本构关系 78
3.2.2  临界电流密度的影响因素 81
3.2.3  电磁场控制方程 86
3.2.4  常用数值算法 92
3.2.5  电磁计算流程 96
3.2.6  有限元软件的使用 97
3.3  永磁轨道磁场的解析计算 98
3.3.1  二维情况 98
3.3.2  三维情况 103
3.4  悬浮特性 108
3.4.1  准静态 109
3.4.2  动态 114
3.5  交流损耗引起的热效应 120
3.5.1  电磁-热耦合模型 120
3.5.2  磁场波动频率对温升的影响 122
3.5.3  磁场波动幅值对温升的影响 123
3.6  本章小结 125
参考文献 125
第4章  系统动力学 127
4.1  非线性振动 127
4.1.1  悬浮导向力模型 128
4.1.2  运动稳定性与自由振动 129
4.1.3  受迫振动 134
4.2  车辆-轨道耦合动力学理论基础 136
4.2.1  多刚体系统动力学基础知识 136
4.2.2  车辆系统动力学模型 137
4.2.3  柔性梁系统动力学模型 139
4.3  车-轨耦合动力学仿真 141
4.3.1  车-轨耦合动力学模型 142
4.3.2  车辆运行平稳性 144
4.3.3  车辆曲线通过能力 148
4.3.4  车-轨耦合振动效应 152
4.3.5  悬挂参数对车-桥耦合振动的影响 156
4.4  永磁轨道不平顺 161
4.4.1  特征 162
4.4.2  测量 163
4.4.3  功率谱估计 169
4.4.4  随机过程模拟与时域样本 170
4.4.5  不平顺对车辆动力学响应的影响 171
4.5  车辆动力学试验与减振设计 177
4.5.1  悬浮漂移 177
4.5.2  车辆曲线通过性能 179
4.5.3  利用永磁轨道的电磁阻尼器 180
4.6  本章小结 184
参考文献 185
第5章  钉扎磁浮技术发展与应用 186
5.1  磁浮发展历程 186
5.1.1  磁浮分类及其原理 186
5.1.2  超导钉扎磁浮车的发展历程 189
5.2  超导钉扎磁浮车关键技术 193
5.2.1  悬浮导向系统 194
5.2.2  液氮加注系统 196
5.2.3  永磁轨道系统 197
5.2.4  直线牵引与制动系统 198
5.3  应用场景 203
5.3.1  中低速交通 203
5.3.2  高速交通 206
5.3.3  超高速低真空管(隧)道交通 208
5.3.4  电磁弹射和磁轴承 213
5.4  本章小结 217
参考文献 217