导轨式电磁发射装置电枢熔化波有限元计算

谭赛,鲁军勇,张晓,关晓存,龙鑫林

(海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室,430033,武汉)



导轨式电磁发射装置电枢熔化波有限元计算

谭赛,鲁军勇,张晓,关晓存,龙鑫林

(海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室,430033,武汉)

针对单元烧蚀算法精度较低的问题,基于导轨式电磁发射装置的二维控制方程,推导出采用求解量移动法处理运动问题的伽辽金有限元离散方程,建立了电磁-温度-运动耦合场有限元计算模型。以单元节点为烧蚀判断对象,采用节点烧蚀算法处理电枢材料烧蚀问题,建立了电枢熔化波模型,对运动电枢的烧蚀速度进行了数值计算。模型的计算结果表明:在激励电磁感应强度为40 T、电枢运动速度为150 m/s的情况下,采用节点烧蚀法得到的熔化波烧蚀速度为Barber理论模型计算值的94%,而相关文献采用单元烧蚀法的计算值为Barber理论模型计算值的73%。因此,与采用单元烧蚀法相比,采用节点烧蚀法的计算值与Parks和Barber两个经典理论模型的计算值更加相近,验证了该方法的正确性。

导轨式电磁发射装置;运动边界;电枢;熔化波;烧蚀速度;耦合场;相变

在脉冲电流的驱动下,导轨式电磁发射装置的电枢在两轨道间做加速运动,电枢与轨道存在着滑动电接触,电枢的高速运动对轨道及电枢内部的磁场、电流分布具有显著的影响[1-2],这种现象称为速度趋肤效应。文献[3-4]采用有限差分法建立了二维电磁场、温度场数学离散模型,文献[5-6]则采用有限元法建立计算模型,得到了电枢运动下的电流分布特点。……