勞侖茲力測速儀
勞侖茲力測速儀（簡稱 LFV）的是一種非接觸式流量測量技術，尤其適用於液態金屬，如冶金工業中鋼液、鋁液等。洛侖茲力測速系統被稱為勞侖茲力流量計。
物理原理
[編輯]
勞侖茲力測速儀的基本原理如右圖所示。當導電流體（如鋁液）流經永磁體產生的磁場時將在液體金屬中產生感應電流（或稱渦電流）。感應電流與磁場相互作用進而產生電磁力，即洛侖茲力，其作用相當於阻礙液體金屬流動。根據牛頓闡述的作用力與反作用力關係的第三定律-會有大小相等方向相反的作用力作用在永磁體上，右圖中的黃色箭頭示意出該力。該力與流體的名義速度及電導率均成正比。因此，通過測量作用在永磁鐵上的該力可確定流體的速度。
液態金屬為順磁性或者抗磁性物質，直接被永磁鐵吸引的作用極小，因此洛侖茲力測速儀中所涉及的洛侖茲力與鐵磁性物質和永磁體之間的吸引作用力無關。洛侖茲力僅與感應電流、流體與永磁體之間的相對速度、磁場的強弱相關。
歷史發展
[編輯]勞侖茲力測速儀是20世紀50年代由英國物理學家Arthur Shercliff所發明。然而在早期並沒有被發現有實際應用價值。隨着高強永磁鐵、高精度測力技術及磁流體力學問題的數值模擬軟件的出現和發展，才使得基於該原理開發出適用的流量測量技術成為可能。目前，勞侖茲力測速儀正在冶金領域裏獲得應用（參見文獻：Kolesnikov et al. 2011）。
-
實驗驗證 -
原型
參考文獻
[編輯]- Arthur J. Shercliff: Theory of Electromagnetic Flow Measurement. Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-33554-6.
- Thess, Andre; E.V.Votyakov, Y.Kolesnikov:. Lorentz Force Velocimetry. In: Physical Review Letters.96,Nr.16, 2006,S.164501. doi:10.1103/PhysRevLett.96.164501. (open access)
- Kolesnikov, Yuri; C.Karcher, A.Thess:. Lorentz Force Flowmeter for Liquid Aluminum: Laboratory Experiments and Plant Tests. In: Metall. Mat. Trans. B. 42B, 2011, S. 241-250.,. doi:10.1007/s11663-011-9477-6. (open access)
- Thess, Andre; E. Votyakov, B. Knaepen, O. Zikanov :. Theory of the Lorentz Force Flowmeter. In: New Journal of Physics. 9, 2007, S.290.,. doi:10.1088/1367-2630/9/8/299. (open access)
- Priede, J; D. Buchenau., G. Gerbeth :. Single-Magnet Rotary Flowmeter for Liquid Metals. In: J. Appl. Phys.110, 2010, S. 03451.,. 2011-06-18. doi:10.1063/1.3610440.
- Wang, X.-D; Kolesnikov Yu., Thess A. Numerical Calibration of a Lorentz Force Flowmeter. Meas.Sci.Tech. Vol.23, 2012, 045005,. doi:10.1088/0957-0233/23/4/045005. (open access)
相關連結
[編輯]- TU Ilmenau: [1] (Homepage des Research Training Group (RTG) on Lorentz Force Velocimetry and Eddy Current Testing)