Эффективность экранирования постоянных магнитных полей цилиндрическим экраном с учетом нелинейных эффектов / The Shielding Effectiveness of Static Magnetic Fields by Cylindrical Screen Taking Into Account Nonlinear Effects

Громыко Г. Ф. / Gromyko, G. F.
Институт математики НАН Беларуси / RUS Институт математики НАН Беларуси
Грабчиков С. С. / Grabchikov, S. S.
ГО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению» / RUS ГО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению»
Ерофеенко В. Т. / Erofeenko, V. T.
Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики» / RUS Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики»
Заяц Г. М. / Zayats, G. M.
Институт математики НАН Беларуси / RUS Институт математики НАН Беларуси
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1504-030039

Громыко Г. Ф., Грабчиков С. С., Ерофеенко В. Т., Заяц Г. М. Эффективность экранирования постоянных магнитных полей цилиндрическим экраном с учетом нелинейных эффектов // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 4(17). С. 30–39.
Gromyko, G. F., Grabchikov, S. S., Erofeenko, V. T., Zayats, G. M. The Shielding Effectiveness of Static Magnetic Fields by Cylindrical Screen Taking Into Account Nonlinear Effects // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 4(17). P. 30–39.

Аннотация: Разработана математическая модель экранирования постоянных магнитных полей цилиндрическим тонкостенным (пленочным) экраном, выполненным из магнитного материала с магнитной проницаемостью, нелинейно зависящей от напряженности магнитного поля. Задача прохождения поля внутрь экрана сведена к решению краевой задачи для нелинейного уравнения магнитостатики. Трехобластная задача экранирования преобразована к однообластной краевой задаче с граничными условиями третьего рода на лицевых поверхностях экрана. Разработан численный метод вычисления магнитного поля в слое магнитной пленки экрана. Зависимость магнитной проницаемости пленки от магнитного поля выбиралась с учетом экспериментальных зависимостей. Приведен графический материал для эффективности экранирования. Произведено сравнение численного моделирования с результатами экспериментальных данных для двух толщин экрана.

Abstract: A mathematical model for shielding static magnetic fields by thin-walled cylindrical (film) screen made from the magnetic material with magnetic permeability depending on magnetic field strength (magnetic intensity) is developed. The problem of the field penetration into the screen is reduced to the solution of the boundary value problem for a nonlinear magnetostatics equation. Three-domain problem for shielding domain (domain inside the screen; domain in the film layer, and the domain outside the screen) is transformed to one-domain boundary value problem with the boundary conditions of the third kind on the exterior surface of the screen. A numerical method for calculation of the magnetic field in the layer of the magnetic film of the screen is developed. The dependence of the magnetic permeability on magnetic field was chosen in accordance with the experimental data. For the shielding effectiveness graphic material is given. The results of numerical modeling and the experimental data for two thicknesses of screen were compared.

Ключевые слова: магнитная пленка, эффективность экранирования, нелинейные эффекты, уравнение магнитостатики, численный метод, разностные схемы, вычислительный эксперимент, cylindrical screen, magnetic film, shielding effectiveness, nonlinear effects, magnetostatics equation, numerical method, difference schemes, магнитная пленка

Литература / References
  1. Зильберман Г. Е. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 1970. 382 с.
  2. Шапиро Д. Н. Основы теории электромагнитного экранирования. Л.: Энергия, 1975. 112 с.
  3. Фуфаева Л. И., Тимофеев А. Б. Эффективность экранирования постоянных магнитных полей многослойными экранами // Труды МАИ. 1976. Вып. 364. С. 58-63.
  4. Лыньков Л. М., Богуш В. А., Глыбин В. П. и др. Гибкие конструкции экранов электромагнитного излучения. Минск: БГУИР, 2000. 284 с.
  5. Панова Е. В. Исследование геометрических критериев электромагнитных экранов // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности» (http://ipb.mos.ru/ttb). 2014. № 1 (53). С. 1-12.
  6. Апполонский С. М., Ерофеенко В. Т. Электромагнитные поля в экранирующих оболочках. Минск: Изд-во Университетское, 1988. 247 с.
  7. Ерофеенко В. Т., Шушкевич Г. Ч., Грабчиков С. С., Бондаренко В. Ф. Модель экранирования постоянных магнитных полей многослойным цилиндрическим экраном // Информатика. 2012. № 3 (35). С. 80-93.
  8. Резинкина М. М. Использование численных расчетов для выбора средств экранирования от действия магнитного поля // Журнал технической физики. 2007. Т. 77. Вып. 11. С. 17-24.
  9. Грабчиков С. С., Сосновская Л. Б., Шарапа Т. Е. Многослойный электромагнитный экран // Патент РБ № 11843 от 2009. 01.28.
  10. Грабчиков С. С., Труханов А. В., Солобай А. А., Ерофеенко В. Т., Василенков Н. А. Эффективность магнитостатического экранирования цилиндрическими оболочками // Известия НАН Беларуси. Сер. физ.-техн. наук. 2015. № 4. С. 107-114.
  11. Грабчиков С. С., Ерофеенко В. Т., Челедюк А. В. Аналитическое и экспериментальное исследование эффективности экранирования постоянных магнитных полей для цилиндрических экранов // Актуальные проблемы физики твердого тела. Сб. докладов межд. научн. конф. 18-21.10.2011 г. Минск: А.Н. Вараксин. 2011. С. 183-185.
  12. Ерофеенко В. Т., Козловская И. С. Основы математического моделирования. Минск: БГУ, 2002. 196 с.
  13. Самарский А. А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977. 656 с.
  14. Самарский А. А., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978. 590 с.