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实验室研究方向

      

  实验室以建成能服务于国家重大需求、符合学科发展方向、具有国际一流影响力的科学研究基地、优秀人才的培养和凝聚基地、高新产业的孕育基地为目标,结合自身优势,坚持有所为有所不为的方针,重点研究对国民经济、国家科技以及国家安全都具有重要意义的“高参数复杂结构电磁装置与系统”的相关基础理论和关键支撑技术。通过凝聚与凝练,创新与突破,整合与发展,以“电磁特性分析理论与方法”、“高电磁参数单元技术”和“复杂电磁系统优化与控制”为主要研究方向,不断挑战更高的电磁参数、提升电磁装备技术水平,开拓电磁技术新的应用领域。

1、电磁特性分析理论与方法

(1)复杂电磁场分析与位形优化

  研究复杂电磁场的分析和优化方法;研究电场、磁场、温度场、应力场等多物理场对材料特性的作用机理,进而研究多物理场的耦合机理以及多场耦合分析优化理论和方法;研究不同应用目标所要求的复杂电磁场位形的优化理论与实现方法,如高均匀场、梯度场、行波磁场、旋转磁场、以及磁约束核聚变中约束等离子体的复杂位形磁场等。

(2)复杂电磁系统动态特性分析

  研究高维复杂电磁系统中各电磁装置动态特性及机理;研究基于非线性、低阻尼和刚性微分方程的电磁系统分析方法;研究复杂电磁系统拓扑结构的优化与重构理论;研究复杂电磁系统故障及连锁故障的演化过程;研究复杂电磁系统时域频域综合分析及优化方法;研究高维复杂电磁系统的全过程、多时空尺度的快速综合分析方法。

(3)带电粒子体系电磁特征理论

  研究等离子体、电子束、离子束等带电粒子体系的形成、湮灭机理及其动态过程中的电磁特征;研究带电粒子体系的加速、加热理论和方法;研究等离子体内部的精细电磁结构及其特征参数的测量、诊断与分析方法;研究带电粒子体系在电磁场作用下的磁流体模式、带电粒子体系的输运控制、稳定控制、电磁参数调制的理论和方法。

(4)电磁场与带电粒子体系的相互作用机理

  研究低温等离子体与生物相互作用的机理,为等离子体医学应用开拓方向;研究电磁波在等离子体与复合介质组成的强耦合复杂系统中的传播规律,探索飞行器隐身方案及实用化技术;研究射频波与等离子体的相互作用规律,理论分析和实验研究离子/电子回旋波在磁约束核聚变中的应用; 研究粒子束对生物、材料特性的影响以及粒子束在非动力核技术应用中的关键技术。

2、高电磁参数单元技术

(1)脉冲功率与强流开关技术

  研究强电磁脉冲的压缩、整形、叠加、传输理论与技术;研究强电磁场、强应力场和温度场的多场耦合下脉冲波形的精确调制技术;研究杂散参数的控制技术以及在强脉冲电磁环境下的电磁兼容技术、检测技术;研究高压强流开关的电弧产生、运动与熄灭机理、电极抗烧蚀技术、快速精确触发技术;研究高重复频率强流开关技术。

(2)高参数电能存储与变换技术

  研究静电储能、超导磁储能、惯性储能等具有快速响应能力的储能器件和能量输出技术;研究多元复合储能的优化配置、协调控制理论和方法;研究高效机电能量转换技术以及各种特殊参数需求的新型电机及驱动技术;研究电力电子系统集成技术,包括基本元件、电路和模块的优化设计、串并联和极限应用技术,以及电力电子系统的电压电流应力分析、功率损耗分析和高品质电能质量控制技术。

(3)高参数磁体技术

  研究电磁场、温度场与应力场耦合过程,实现对磁体应力和温升的准确控制,获取更高磁场性能;研究高强度、高梯度、高均匀度、高时变率磁场对磁体结构、电源以及控制系统的要求;研究高参数磁体技术在脉冲强磁场、粒子加速器、托卡马克、电感储能、大型永磁设备整体后充磁等电磁装置中高效、可靠应用技术;研究超导磁体失超保护与能量转移技术;研究大型、超大型电磁线圈设计、加工、测试技术;研究磁体与电源、控制、诊断等系统的协同工作问题。

3、复杂电磁系统优化与控制

(1)高维电磁系统稳定与控制

  研究高维复杂电磁系统的稳定性分析理论与方法,系统振荡机理及抑制措施;研究先进控制理论及其在高维复杂电磁系统高性能控制器设计中的应用;研究高维复杂电磁系统保护新原理与技术,如快速高精度同步控制与故障检测技术;研究高维复杂电磁系统的先进能量管理、决策及控制方法。

(2)复杂电磁系统检测与诊断

  研究高电压、大电流、强电场、强磁场等极端电磁条件下的测量技术;研究等离子体参数空间分布测量技术;研究强电磁干扰和强背景噪声下的信息测量和处理技术;研究高电压大电流强磁场以及微弱电磁参量的检测技术;研究电磁装置与系统的智能化状态诊断技术;研究结合能量管理系统、地理信息系统、广域测量、无线通信、因特网等技术的电磁信息传输、分析、处理技术。

(3)电磁装置与系统虚拟样机技术

  虚拟样机技术利用虚拟手段对电磁装置与系统进行整机的多学科协同优化设计和全生命周期的仿真,是对电磁设计理念的更新、技术的突破。拟研究复杂电磁电磁装置与系统中不同尺度、不同层次的耦合分析模型建立方法;研究机、电、热等不同领域的协同仿真理论和方法;研究电磁装置与系统的场路耦合分析、全生命周期优化的理论和方法;研究电磁装置与系统的虚拟信息的获取、管理、分析、集成方法以及人机界面、数字实现等系统总体构成技术。