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超导磁悬浮有着广阔的应用前景,而悬浮力是悬浮系统的关键因素。目前悬浮力的研究在实验和理论方面都取得了大量成果。实验方面已经澄清对悬浮力影响的一些因素,如超导体的形状和厚度、临界电流密度、磁通密度和磁场梯度等等,但是悬浮力的大小主要依赖于超导体的自身特征和磁场强度。理论方面已经提出不少模型,如bean模型、磁偶极子模型,但是多数理论与实际应用相差甚远,存在边界设置问题。
为了避免理论上的缺陷,我们取自然边界建立了涡旋电流元模型,并将涡旋电流元作为独立的磁场源,每一个涡旋电流元产生的磁矩元与永磁体相互作用,运用基本的电磁场理论建立微涡旋产生的悬浮力,经过严格的推导,在整个超导体内进行叠加求出总悬浮力Fz。我们经过求解G-L方程,求出超导电流密度ns,提高超导悬浮力的的精度,使理论计算的悬浮力曲线与实验符合的更好。同时也验证了涡旋电流元模型的可靠性,我们运用Fortran编程计算,计算结果与实验结果进行比较,在计算过程中的参数完全采用实验中的参数。计算结果符合的很好,从而验证VC模型能恰当的反映出超导磁悬浮特征。
通过悬浮力和涡旋电流的计算,验证了我们建立的涡旋电流模型的正确性,进一步理解了超导涡旋电流密度及超导体内部超导态的电磁场分布。如果实验上能够测量出超导体表面的微悬浮力分布,以及单位面积的为涡旋数目,结合超导磁悬浮涡旋电流元计算的理论值,可以确定超导涡旋电流密度。对理论和实验结果进行反演,以确定超导体内在超导态的精细电磁结构,进而深入开展超导透析技术研究。
论文的另一部分内容为团簇理论研究孕震微观机制探索。我们拟将凝聚态理论引入孕震微观过程研究,运用凝聚态理论(密度泛函)研究占地壳重量80%以上的SiO2,Al2O3和Fe2O3(FeO)造岩矿物,整合目前丰富的相关研究成果,研究团簇到纳米颗粒,及组成宏观矿物体的物性变化,尤其矿物电磁和力学属性受水分、温度和应力的影响,乃至相应的动态频谱特征。进而研究孕震微观过程如何反映为地震及其前兆的可观测量,以便能够从观测数据中分辨地震信息,为提高地震预报效果提供理论依据。以期改善目前地震预报研究仅限于经验和统计状况及难以深入的困境。我们在文章中初步汇集整合了目前关于SiO2的研究成果,同时,为了考察大华北未来地震危险性,首先分析了地震活动的大背景,这里我们通过计算地震能量释放特征,预测了中国大陆及邻区未来地震能量释放趋势。