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1986年高温超导体的发现,开启了超导应用研究的新时代。高温超导体在外磁场中由于存在钉扎特性能够实现自稳定悬浮。这种特性已使得它在很多领域得到了应用,如超导磁悬浮轴承,超导飞轮储能和超导磁悬浮列车等等。在这些高温超导磁悬浮系统应用中,通常是通过高温超导块材在应用磁场中的自由组合而获得稳定悬浮。然而,随着实验研究工作的深入,越来越多的学者注意到高温超导块材由于采用项部籽晶熔融织构生长技术制备所具有的生长特性,其中包括其籽晶生长区域和区域与区域之间的生长边界捕获磁通性能差异,这将可能在应用外磁场作用下对系统悬浮性能产生一定的影响。在计算分析方面,目前在研究的高温超导磁悬浮系统建模与计算时并没有考虑这种生长特性特征,无法给出精准的计算数据和评估,特别是无法计算和预测这种超导生长特性及在不同应用外磁场条件下磁悬浮性能及规律。因此,先行开展这方面的实验研究工作就具有了现实性和应用价值。 本论文主要采用实验方法。首先研究单层磁悬浮系统中超导块材生长特性对悬浮性能的影响。实验中,高温超导块材放置在Halbach永磁轨道表面磁场x分量波峰位置处,按其与块材籽晶生长线的位置关系分对齐和错开两种方式排列。通过对这两种典型的排列方式下悬浮力和悬浮力弛豫等与悬浮性能相关的参数进行测试分析,发现对齐排列方式的悬浮性能要优于错开排列方式。在此基础上,研究了双层磁悬浮系统中超导块材生长特性对悬浮性能的影响。实验中,块材还是放置在永磁轨道表面磁场x分量波峰位置处,下层块材按照悬浮性能较优的对齐方式排列,上层块材根据其籽晶生长线与下层块材籽晶生长线的位置关系分两种方式排列,一种是上、下层块材籽晶生长线对齐排列,另一种是上、下层块材籽晶生长线错开排列。通过对这两种排列方式的悬浮力和悬浮力弛豫等与悬浮性能相关的实验数据进行分析,发现上、下层块材籽晶生长线对齐排列方式下的悬浮性能优于错开排列方式下的悬浮性能。 接着在以上结论基础上,进一步优化研究了双层磁悬浮系统中块材的厚度。实验发现当下层块材厚度为6 mm时,双层磁悬浮系统总体悬浮性能最优。 上述研究内容和得到的结论验证了块材因籽晶生长区域和生长区域边界的捕获磁通能力不同所导致的生长特性确实对磁悬浮系统悬浮性能有影响,通过更优的排列方式,整体悬浮力得到一定程度的提高,悬浮力衰减率得到一定程度的降低。通过单层磁悬浮系统和双层磁悬浮系统悬浮性能的研究,得到了一些较优的块材排列组合方式以及下层块材的最优厚度,适用于现有的高温超导磁悬浮车系统,也将为超导磁悬浮轴承的优化设计,超导磁悬浮系统建模与计算等提供一定的数据和参考。