应用Pspice仿真软件建立了一个爆磁压缩发生器模拟装置的等效电路模型，分析了电路中各元件参数对爆磁压缩发生器模拟装置输出电流波形的影响，并根据电路中高压脉冲电容器充电电压的不同优化了四组回路参数。应用灰色关联度分析方法，分析了爆磁压缩发生器模拟装置分别在这四组参数情况下的输出电流波形与被模拟的爆磁压缩发生器输出电流波形的曲线相似度，并对工程上实现该模拟装置存在的问题进行了分析。另外，还对爆磁压缩发生器模拟装置通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了仿真。结果表明，此方案在理论上可以实现对爆磁压缩发生器输出电流波形上升阶段的准确模拟。

通过对以电容器替代爆磁压缩发生器的系统等效电路进行理论分析, 对影响这种调制电路性能的关键问题及其解决方法进行了讨论。根据理论分析结果对调制电路进行了设计。在初步实验中, 当用于去除电爆炸丝上附加电压的撬断开关保持断开时, 变压器原边电流切断不彻底, 电容负载上充电电压峰值为-264 kV; 保持其他电路参数不变, 而使撬断开关在电爆炸断路开关断开过程中闭合时, 变压器原边电流切断彻底, 在相同负载上充电电压峰值为-374 kV。实验结果验证了理论分析结果, 并证明了采用这种调制电路能够实现爆磁压缩发生器与高阻抗负载匹配。

根据爆磁压缩发生器中导电体工作条件, 对比了电枢和含铝炸药爆轰产物作为导电体的异同, 得出几种高电导率含铝炸药爆轰产物对应的磁雷诺数, 分析了含铝炸药爆轰产物代替电枢压缩磁场的可能性。设计了一种含铝炸药爆轰产物导电式螺线型爆磁压缩发生器, 分析其运行过程, 得出等效电路模型。数值模拟结果表明:相比于电枢作为导电体的传统螺线型爆磁压缩发生器, 同体积条件下高电导率含铝炸药爆轰产物导电式爆磁压缩发生器具有更好的输出性能;该设计可以有效地抑制跳匝、电枢与定子线圈短路点接触不良等容易引起磁通损失的问题。

基于电流和磁扩散方程,讨论了螺旋型爆磁压缩脉冲发生器(MFCG) 中的电阻与磁通损耗问题,将相关的接触电阻模型、欧姆电阻的趋肤效应与邻近效应模型具体应用到2维爆轰磁流体力学程序MFCG-Ⅳ中,进一步完善了程序的物理功能。并选用美国德克萨斯理工大学简单绕制的螺旋型爆磁压缩脉冲发生器的实验结果对新增模块进行了考证,计算结果符合物理规律,且与实验测量吻合较好。

采用多分支螺线圈型爆磁压缩发生器数值模拟程序MFCG8-7进行理论模拟及参数优化,设计了EMG-125型螺线圈型发生器,并开展了实验研究。电感负载实验结果表明:EMG-125型发生器可以在25 nH电感负载上输出大于3 MA脉冲电流,负载能量大于100 kJ,电磁能量放大50倍。

应用Maxwell方程,建立了轴线起爆螺旋型爆磁压缩发生器(AMFCG)的2维简化理论计算模型.利用此模型,得出了AMFCG中简易磁通表达式,并将等效电路方程与磁通表示结合起来.选用3组不同的几何参数,模拟计算了金属爆炸管在爆轰驱动下的径向膨胀过程,给出AMFCG初始电感、输出电流随时间的变化过程,AMFCG内部磁压、爆轰压及磁场随时间的变化情况.

动态级联型爆磁压缩发生器由多级构成,后一级俘获前一级的磁通进而将能量放大.用镜像电流法计算装置等效电感和电阻,用磁通俘获模型计算两级间磁通耦合,并假设损耗电阻正比于直流电阻.用该等效电路方法计算了一种两级动态级联型爆磁压缩发生器的静态和动态电路参数,并对其输出电流波形进行了模拟,同实际测量和实验结果进行了比较,同时对该装置通过脉冲变压器对脉冲形成线的充电过程进行了简单的模拟计算.结果表明,该计算方法对级联型爆磁压缩发生器的优化设计和应用研究具有较好的指导作用.另外两级磁通俘获模型对于间接馈电(线圈或永磁体)装置模拟计算也有一定的参考价值.

一种由蓄电池作为初始能源的紧凑型螺线管爆磁压缩发生器由两级构成,其中第一级作为能量放大器,第二级通过磁通耦合对第一级输出的脉冲进行陡化以驱动较大的电感负载.初始能源由蓄电池、高压逆变器及储能电容器(220 μF, 6 kV)构成.在爆磁压缩发生器运行以前,用5 min给储能电容器充上6 kV的电压.实验证明4 Ah的铅酸蓄电池可以通过高压逆变系统给220 μF的电容器充电超过五次以上,此时电池的电压仍然高于11 V.由此可见,以蓄电池加高压逆变器和储能电容器作为其初始能源,能够满足体积小、稳定提供较大的初始能量的能力.同时利用级联型爆磁压缩发生器,能够在较小的体积和重量的情况下驱动较大的电感负载(4 μH),实现输出电流120 kA,电流的上升时间为15 μs的预期目标.

将爆磁压缩等效为电流源的方法,对爆磁压缩发生器通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了理论分析,得出爆磁压缩发生器在负载上产生电流波形(简称负载电流)为直线情况和任意电流波形情况下充电电流和充电电压的表达式.分析表明变压器耦合互感与负载电流随时间变化增长率是脉冲形成线充电的两个重要参数,脉冲形成线第一个充电电压峰值与变压器的耦合互感和负载电流波形斜率成正比,负载电流波形斜率的变化可以改变充电电压峰值的时间,斜率不断增加可以延长第一个充电电压峰值时间,从而可能增加充电电压的幅值,提高爆磁压缩发生器能量的利用效率.