電磁軌道發射器動態發射過程的數值模擬*

譚 賽，魯軍勇，張 曉，龍鑫林

(海軍工程大學 艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室， 湖北 武漢 430033)

電磁軌道發射器動態發射過程的數值模擬*

譚 賽，魯軍勇，張 曉，龍鑫林

(海軍工程大學 艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室， 湖北 武漢 430033)

針對電磁軌道發射器動態發射過程的數值模擬問題，基于矢量磁位A和時間積分標量電位V，采用節點單元法，并選擇運動坐標系描述運動問題，推導出動態發射下的電磁軌道發射器三維渦流場有限元離散方程。結合溫度場控制方程，建立電磁軌道發射器的三維電磁-溫度耦合有限元模型。針對一個電磁軌道發射器動態發射問題，對模型進行數值模擬，得到了動態發射下軌道及電樞的溫度場分布特點及發射器電感梯度隨時間的變化規律。計算結果表明，模型計算出的脈沖電流峰值、出口電流大小、出口速度等參數均與試驗結果吻合較好，驗證了所開發的有限元程序代碼的正確性。

動態發射；電樞；電磁軌道發射裝置；電感梯度；有限元

在脈沖電流的驅動下，電磁軌道發射器中的電樞在兩軌道間作加速運動，電樞與軌道存在著滑動電接觸，電樞的高速運動對軌道及電樞內部的磁場、電流分布具有顯著的影響，這種現象稱之為速度趨膚效應[1-4]。這種效應將導致轉捩等一系列現象的發生，嚴重影響軌道的壽命。因此，電磁軌道發射器動態發射過程的數值計算一直是國內外學者研究的熱點。然而，滑動電接觸問題具有其自身的特殊性，主要表現為：運動分界面處需同時滿足磁場強度H、磁感應強度B、電場強度E、電流密度J等四個物理量的分界面條件。……