抗磁悬浮热解石墨的光牵引运动仿真研究

作     者：余明芯 曹明瑞 李建郎 Mingxin Yu;Mingrui Cao;Jianlang Li

作者机构：上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海 

出 版 物：《建模与仿真》 (Modeling and Simulation)

年 卷 期：2024年第13卷第3期

页      面：3807-3817页

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(62175245) 

主　　题：抗磁悬浮 光驱运动 热解石墨 永磁体 

摘      要：抗磁悬浮热解石墨的光学驱动实现了光对较大物体的直接操纵,其具有远程控制与无接触的特点,无需使用额外的导线连接来实现供源。目前基于该现象的相关光驱动机理仍有待完善,特别是在特定的磁场环境下不同激光辐照方式对驱动物体运动方式的影响情况,目前仍缺少有效的研究方法。为此,本文采用理论模拟的方法,针对热解石墨片在矩形阵列磁体上方沿激光辐照方向移动这一现象,通过计算并分析热解石墨片在光驱动过程中相关物理量的变化来说明其驱动机理。首先介绍了抗磁悬浮光驱动现象中的相关物理量及其计算方法,然后建立了基于磁场与热场耦合的抗磁悬浮光驱动仿真模型,通过该模型成功得到了热解石墨片在激光辐照下不同磁场位置的磁势能及水平驱动力变化,据此解释了该现象。设置了相关实验进行验证,模拟结果与实验现象具有很好的一致性。此外基于磁热耦合的激光驱动模型,对于分析类似的,如光驱旋转运动也同样适用,分析结果为磁悬浮光驱动器械及新型光能采集系统的设计提供了参考。