非对称勾形磁场的三维优化设计实验验证

本文档深入探讨了非对称勾形磁场在熔体对流控制中的应用，针对坩埚内熔体对流的类型和分布特性，作者焦尚彬和刘丁提出了一种三维优化设计方法。他们首先分析了对流对勾形（cusp）磁场磁感应强度和磁场位形分布的关键需求，以此作为优化设计的目标。 通过采用有限元三维（3D）建模技术，研究者对cusp磁场进行了详尽的模拟。这种模型使得他们能够比较对称结构和非对称结构对磁场性能的影响，特别是当线圈的横向层数保持不变时，磁场纵向层数、屏蔽体厚度以及上下线圈间距等因素如何影响磁感应强度、磁场分布以及磁场功率。这一过程旨在寻找最佳的磁场结构配置，以提高磁场的均匀性和效率。 实验部分，他们基于优化的结构参数制造了实际的非对称cusp磁场，并进行了实地测试。实验结果显示，非对称结构的cusp磁场位形分布与理论设计高度吻合，这有力地验证了三维优化建模方法在实际应用中的有效性。这项研究对于理解和改进熔炼过程中的磁场控制具有重要意义，尤其是在材料科学、冶金技术和工业炉设备设计等领域。 关键词：勾形磁场、非对称结构、三维模型、结构优化。通过这篇文章，读者可以了解到如何运用先进的数值模拟手段来优化复杂的磁场系统，以满足特定工艺条件下的性能需求。这对于科研人员和工程师来说，提供了宝贵的设计和优化工具。