Зависимость поля и его градиентов двухкольцевой блочной магнитной системы от направления намагниченности в блоках
В настоящее время магнитные поля широко применяются при выполнении научно-исследовательских работ, а также в разных отраслях промышленности, при проведении магнитного неразрушающего контроля и диагностики. При этом для решения разных по характеру задач требуется создание магнитных полей, различающихся в широком диапазоне, как по величине, так и по характеру распределения. В нефтегазовой отрасли первостепенное значение придается диагностике состояния газо- и нефтепроводов, при этом необходимо обеспечить две технологические операции с использованием магнитных систем: очистка трубопроводов от ферромагнитных предметов, а также их продольное и поперечное намагничивание для индикации дефектов различной ориентации. Для приборов, установок и оборудования, действие которых основано на пондеромоторном действии магнитного поля основным параметром является произведение модуля напряженности магнитного поля на его градиент. К числу такого оборудования относятся диагностические и очистные поршни газо- и нефтепроводов. Ранее нами была предложена двухкольцевая магнитная система очистки трубопроводов более эффективная по сравнению с существующими. В данном сообщении приведены результаты расчетов по влиянию направления намагниченности источников поля в кольцах и расстояния между кольцами на силовые характеристики такой системы.
Рассмотрена двухкольцевая магнитная система, состоящая из двух одинаковых кольцевых поясов, каждый из которых содержит шесть идентичных по геометрии постоянных магнитов, расположенных на одинаковых расстояниях от оси симметрии системы (оси z). Магниты имеют форму параллелепипеда со сторонами а, с и l, где l - ребро, параллельное оси системы. Сечение кольцевого пояса плоскостью перпендикулярной оси представляет собой шесть прямоугольников со сторонами c и а, вписанных в окружность радиуса RK таким образом, что они касаются её двумя крайними точками сторон, имеющих длину а, а сторона c параллельна вектору намагниченности постоянного магнита. Рассмотрено два случая намагниченности магнитов в кольцевых поясах: знаки постоянных магнитов в кольце чередуются (NS) и без чередования знаков (NN).
Расчёт магнитного поля такой системы представляет собой 3-мерную задачу магнитостатики. Будем считать материал магнитов абсолютно жестким магнетиком. В этом приближении, для случая отсутствия мягких магнетиков, хорошо работает метод граничных интегральных уравнений . При расчёте поля по этому методу необходимо проинтегрировать магнитные заряды, распределенные с постоянной плотностью по поверхности всех магнитов, входящих в каждый из двух кольцевых поясов. Магниты, входящие как в один, так и во второй кольцевой пояс, идентичны по геометрии, но при этом занимают разное положение в пространстве. С учетом указанных особенностей конструкции рассматриваемой нами магнитной системы, было получено общее выражение для численного расчёта поля от любого магнита и от всей системы в целом, разработан алгоритм и написана программа на алгоритмическом языке FORTRAN для реализации этого алгоритма.
Расчеты проводились для магнитной системы, имеющей размеры RK = 44,5 см, c = 12 см, а=20 см, l=8 см. Силовое действие магнитной системы оценивалось по величине равной произведению модуля поля Н на его градиент. ............
