高能电磁脉冲对永磁电器的干扰机理与分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51207028
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    杨文英
  • 依托单位：
    哈尔滨工业大学
  • 学科分类：
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Tremendous damaging effects of electromagnetic pulse on the electronic system have caused widespread attention of scholars at home and abroad. As the important component in the communication, control and telemetry systems, the anti-electromagnetic pulse capability of the electrical apparatus with permanent magnet will directly affect the survival capability of the electronic system in the information warfare. For gaps in the status of the electromagnetic pulse interference mechanism and analysis method of the electrical apparatus with permanent magnet, the electrical apparatus with non-linear permanent magnet is chosen as the object of study in this project. The numerical simulation method of the effect mechanism of the electromagnetic pulse on the permanent magnet characteristics will be investigated based on the micromagnetic theory and finite element method. And then the dynamic characteristic model of the electrical apparatus will be established, coupling with the effect of the electromagnetic pulse. At the same time, the distribution parameters extraction method of the electromagnetic system and contact system in apparatus will be studied and the equivalent model of conduction interference will be built, containing parasitic capacitance and inductance. Based on the above models, the interference mechanism of the electromagnetic pulse on the electrical apparatus will be analyzed and the quantitative description function between the electrical apparatus characteristics and its anti-electromagnetic pulse capability will be established to determine the key factors affecting the ability of the anti-electromagnetic pulse and optimum design method. A test and analysis system with similar physical model will be developed to verify the correctness of the above theoretical study. This project has the theoretical significance and practical value for improving the anti-electromagnetic pulse capability of the electrical apparatus and the reliability of the national defense electronic system.
电磁脉冲对电子系统的巨大破坏作用已引起国内外学者广泛关注。永磁电器作为通讯、控制、遥测等系统中的重要元件，其抗电磁脉冲性能直接影响系统在信息战对抗中的生存能力。针对目前电磁脉冲对永磁电器干扰机理和分析方法存在空白的现状，本项目以含有非线性永磁材料的电器为对象，基于微磁学理论和有限元方法研究电磁脉冲对磁系统中永磁体特性作用机理的数值模拟方法，进而得到电磁脉冲作用下永磁电器动态特性计算模型。同时，研究永磁电器电磁系统和接触系统分布参数的准确提取方法，建立含有寄生电容和电感的等效传导干扰模型。基于上述模型，分析电磁脉冲对永磁电器干扰机理，研究永磁电器下位特性与其抗电磁脉冲能力之间的定量描述函数，确定影响其抗电磁脉冲干扰能力的关键因素和优化设计方法。通过搭建相似物理模型的测试分析系统完成上述研究的验证。本项目对以继电器为代表的开关电器抗电磁脉冲能力及国防电子系统可靠性的提高具有理论意义与实用价值。

结项摘要

本项目针对高能电磁脉冲环境对永磁电器的影响机理和建模分析技术的相关问题进行了较为细致的研究，主要获得以下七方面的研究进展。.(1) 基于微磁学理论和有限元方法，研究给出了高能脉冲磁场对非线性永磁材料特性作用的数值模拟方法，并提出了一种永磁体分布参数模型，通过与有限元方法和实验测试数据对比，验证了该分布参数模型在永磁单体计算中的正确性。.(2) 基于电磁特性计算和多体结构动力学建立了永磁电器动态特性求解模型，实现了永磁电器机电磁耦合的动态特性仿真分析，为研究电磁脉冲干扰对永磁电器动态特性的影响提供了基础模型。.(3) 考虑到漏磁和磁材料的非线性效应，采用补偿矩阵将磁路法和有限元方法相结合，提出了基于半解析建模技术的电器动态特性快速计算方法，相比有限元方法取得了计算效率的极大提升。.(4) 研究提出了电器内部结构中多匝密绕线圈的寄生参数提取方法并给出了其等效电路模型，在所建立的等效电路模型基础上，采用电路仿真软件Simplorer分析电器在通电、断电状态下，电磁脉冲从引脚进入电器内部，使其内部结构受到干扰的规律。.(5) 基于热相似理论计算了电磁继电器各向表面的对流散热系数，对电磁脉冲环境下的电磁继电器温度场分布进行了三维有限元热电耦合仿真。.(6) 基于正交试验思想提出了针对电器抗电磁脉冲性能的优化设计方法。.(7) 完成了平行板式有界波电磁脉冲模拟器的研制，基于有界波电磁脉冲模拟器和电器时间参数测试仪搭建实现了永磁电器抗电磁脉冲性能测试装置，为试验研究永磁电器受电磁脉冲干扰的影响规律提供了技术条件，也为理论结果的验证提供了有效手段。.目前，本项目在国内外重要期刊和会议上累计发表学术论文11篇，其中，SCI论文5篇，EI论文3篇，申请国家发明专利4项，培养博士研究生1名，硕士研究生4名。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（3）
直流继电器电寿命试验中复合触头的温度场和热应力仿真研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    电器与能效管理技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李东远;杨文英;翟国富;陈专科
  • 通讯作者：
    陈专科
基于空间映射原理的转动式电磁机构静态特性快速计算方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    电器与能效管理技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘鹏;杨文英;翟国富
  • 通讯作者：
    翟国富
基于磁力线划分的开路条形非线性永磁体分布参数模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国电机工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    由佳欣;罗福彪;杨文英;翟国富
  • 通讯作者：
    翟国富
Research on Dynamic Characteristics Optimization via Analytical Modeling for Typical Rotational Electromagnetic System
典型旋转电磁系统动态特性解析建模优化研究
  • DOI：
    10.1109/tmag.2014.2332069
  • 发表时间：
    2014-12
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    刘鹏;王瑛琪;李茹瑶;翟国富
  • 通讯作者：
    翟国富
电磁脉冲环境下电磁继电器温度场仿真
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    低压电器
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨文英;李东远;蔡昭文
  • 通讯作者：
    蔡昭文

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其他文献

继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法的研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    电工技术学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨文英;郭久威;王茹;翟国富
  • 通讯作者：
    翟国富
野生巴旦杏花芽形态的分化过程
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    经济林研究
  • 影响因子：
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  • 作者：
    罗淑萍;李疆;曾斌;徐叶挺;杨文英
  • 通讯作者：
    杨文英
裕民贝母种子形态休眠解除过程中营养物质的动态变化
  • DOI：
    10.15889/j.issn.1002-1302.2019.11.041
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    江苏农业科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱敏嘉;黄俊华;杨文英;王厚强;帕孜来提古丽·塞买提;王严严
  • 通讯作者：
    王严严
Comparison of therapeutic effects of acarbose and metformin under different beta-cell function status in Chinese patients with type 2 diabetes
不同β细胞功能状态下阿卡波糖与二甲双胍治疗中国2型糖尿病患者的疗效比较
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Endocr J
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    符静;刘佳;徐援;杨宁;杨文英;王广
  • 通讯作者：
    王广
裕民贝母种子形态休眠特性研究
  • DOI：
    10.11937/bfyy.20190671
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    北方园艺
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱敏嘉;黄俊华;杨文英;王厚强;帕孜来提古丽·塞买提;王严严
  • 通讯作者：
    王严严

其他文献

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温振交互环境下航天电磁继电器多柔体结构动力学建模与耐环境可靠性技术研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
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  • 批准号：
    52277141
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    54.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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