電磁軌道發(fā)射器動(dòng)態(tài)發(fā)射過程的數(shù)值模擬*

譚 賽，魯軍勇，張 曉，龍?chǎng)瘟?/p>

(海軍工程大學(xué) 艦船綜合電力技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430033)

電磁軌道發(fā)射器動(dòng)態(tài)發(fā)射過程的數(shù)值模擬*

譚 賽，魯軍勇，張 曉，龍?chǎng)瘟?/p>

(海軍工程大學(xué) 艦船綜合電力技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430033)

針對(duì)電磁軌道發(fā)射器動(dòng)態(tài)發(fā)射過程的數(shù)值模擬問題，基于矢量磁位A和時(shí)間積分標(biāo)量電位V，采用節(jié)點(diǎn)單元法，并選擇運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系描述運(yùn)動(dòng)問題，推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)發(fā)射下的電磁軌道發(fā)射器三維渦流場(chǎng)有限元離散方程。結(jié)合溫度場(chǎng)控制方程，建立電磁軌道發(fā)射器的三維電磁-溫度耦合有限元模型。針對(duì)一個(gè)電磁軌道發(fā)射器動(dòng)態(tài)發(fā)射問題，對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了動(dòng)態(tài)發(fā)射下軌道及電樞的溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)及發(fā)射器電感梯度隨時(shí)間的變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明，模型計(jì)算出的脈沖電流峰值、出口電流大小、出口速度等參數(shù)均與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了所開發(fā)的有限元程序代碼的正確性。

動(dòng)態(tài)發(fā)射；電樞；電磁軌道發(fā)射裝置；電感梯度；有限元

在脈沖電流的驅(qū)動(dòng)下，電磁軌道發(fā)射器中的電樞在兩軌道間作加速運(yùn)動(dòng)，電樞與軌道存在著滑動(dòng)電接觸，電樞的高速運(yùn)動(dòng)對(duì)軌道及電樞內(nèi)部的磁場(chǎng)、電流分布具有顯著的影響，這種現(xiàn)象稱之為速度趨膚效應(yīng)[1-4]。這種效應(yīng)將導(dǎo)致轉(zhuǎn)捩等一系列現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重影響軌道的壽命。因此，電磁軌道發(fā)射器動(dòng)態(tài)發(fā)射過程的數(shù)值計(jì)算一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。然而，滑動(dòng)電接觸問題具有其自身的特殊性，主要表現(xiàn)為：運(yùn)動(dòng)分界面處需同時(shí)滿足磁場(chǎng)強(qiáng)度H、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電流密度J等四個(gè)物理量的分界面條件。……