强激光与粒子束
2020, 32(5): 055003
1 中国科学院大学, 北京 100190
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室, 北京 100190
为了解决电磁轨道发射器在实际应用中遇到的高热量积累问题, 需要对轨道进行冷却。基于多物理场耦合仿真平台Comsol Multiphysics, 从轨道结构特性和电气特性两个方面进行分析, 提出了在轨道内部设置冷却管道的基本规律。建立发射器的电磁场和结构场耦合模型, 利用有限元法对预紧力和电动力作用下的轨道响应进行数值计算。仿真结果表明, 设置冷却管道会对轨道造成材料损失, 进而影响轨道性能, 冷却管道应当尽可能远离肩部与枢-轨接触面连接处, 并提出了冷却管道位于轨道不同位置时, 轨道的形变规律和电感梯度变化规律, 为轨道热管理冷却管道的设置方案提供了理论依据。
电磁发射 热管理 轨道冷却 电感梯度 形变 electromagnetic launcher thermal management rail cooling inductance gradient deformation 强激光与粒子束
2018, 30(2): 025003
1 中国科学院大学, 北京 100190
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室, 北京 100190
为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明: 电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。
电磁发射 轨道发射 模型化方法 数值计算 多物理场 electromagnetic launch railgun scaling method numerical calculation multi-physics field 强激光与粒子束
2016, 28(1): 15007
1 中国科学院大学, 北京 100190
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室, 北京 100190
电磁轨道发射器轨道表面裂纹引起的磁锯现象严重制约着发射器的使用寿命.为了更好地分析这种现象,建立了二维情况下的磁扩散方程和热传导方程.结合有限元软件COMSOL Multiphysics中的固体力学模块,对轨道表面裂纹处的电磁、热和力学行为进行了仿真分析.求解过程考虑了材料参数随温度的变化.结果表明,电流在裂纹处“绕行”,引起尖端局部电流密度过大是导致磁锯效应的重要原因.加载电流峰值为0.8 MA时,裂纹尖端处最大电流密度可达1010 A/m2量级.此外,对裂纹形状的分析表明,裂纹尖端张角越小,电流的聚集现象越严重,产生的温升也越大.
电磁轨道发射器 裂纹 有限元 磁锯效应 电流密度 electromagnetic launcher crack finite element magnetic sawing effect current density 强激光与粒子束
2015, 27(6): 065001
