發(fā)布時間：2020-12-02 06:17

　　電磁發(fā)射軌道在發(fā)射過程中通入的強電流會使軌道的溫度迅速升高,這種溫度的急劇變化以及存在的熱應力可能會導致軌道的燒蝕等破壞,將嚴重影響電磁發(fā)射軌道的壽命以及發(fā)射效率。對于這類問題的研究主要是對溫度場的求解,然而電磁發(fā)射軌道的發(fā)射的過程屬于快速瞬態(tài)傳熱,經(jīng)典傅里葉熱傳導方程不能完整的表示熱量傳播過程,在瞬態(tài)傳熱的計算中可能存在誤差,需要重新考慮快速瞬態(tài)傳熱時的傳熱模型。本文主要從理論與仿真模擬上分析電磁發(fā)射軌道中的非傅里葉熱效應,為了研究電磁發(fā)射軌道中軌道與電樞的溫度場變化規(guī)律,建立了含有內熱源的非傅里葉熱傳導方程,通過格林函數(shù)法解得電樞與軌道的溫度場解析解,給出軌道溫度場隨電樞移動的變化規(guī)律。為了研究軌道應力場的變化規(guī)律,利用電磁發(fā)射軌道的熱傳導方程與數(shù)據(jù)擬合的方法得到了沿軌道長度方向的溫度場變化特性,運用熱應力理論分析了非傅里葉熱效應對軌道應力場的影響。與經(jīng)典傅里葉計算的結果比較得出,在發(fā)射過程中,出口一端溫度場的非傅里葉影響較大以及熱應力計算應該考慮非傅里葉熱效應帶來影響的結論。通過使用Comsol多物理場耦合軟件,建立電磁發(fā)射軌道的三維計算模型,通過修改固體傳熱模塊的底層方程引入了... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國海軍電磁炮

燕山大學工學碩士學位論文6第2章非傅里葉傳熱及軌道發(fā)射基本原理電磁發(fā)射軌道在發(fā)射過程中由于電樞的高速移動，以及電流本身產生的焦耳熱，會使電磁軌道在發(fā)射的過程中生成大量熱，對于普通的傳熱問題通常采用傅里葉定律進行解答，發(fā)射軌道的溫度場理論計算一般可以簡化成一個有限平面的溫度場計算，對于電樞與軌道的接觸，可以簡化成為一種對軌道有限平面邊界的熱擾動，但對于這類快速瞬態(tài)傳熱的問題，常規(guī)的傅里葉定律有可能不再適用，因為其中隱含了熱量傳播速度無限大的假設，因此需要引入非傅里葉定律。本章主要介紹了電磁發(fā)射軌道傳熱基本原理，非傅里葉熱傳導的基本方程與含義，并且與傅里葉熱傳導進行對比。2.1電磁發(fā)射軌道電路如圖2-1所示的簡化電磁軌道的電路結構，由電源、開關、電樞、軌道等部分組成。開關閉合以后，電源、軌道與電樞形成閉合回路，最后經(jīng)安培力來推動電樞的前進。從電路的角度去看電磁發(fā)射軌道，可以將電磁發(fā)射軌道看做電路中的電負載，電阻與電感沿著軌道的長度分布。圖2-1軌道電路原理圖在通電發(fā)射的過程中，由于電樞的移動，電阻阻值也隨之變化。為計算電熱，在發(fā)射過程中的電阻與電感按如下公式計算[49]：r0rRxRRx(2-1)r0rLxLLx(2-2)式中：R"r——軌道電阻梯度R"r=dRr/dx；L"r——軌道電感梯度L"r=dLr/dx；R0——初始電阻，一般可忽略不計；

燕山大學工學碩士學位論文14第3章發(fā)射軌道的溫度場及非傅里葉熱效應本文考慮了在電磁軌道在發(fā)射過程中傳熱問題的非傅里葉熱效應，建立了含內熱源的非傅里葉熱傳導方程，利用格林函數(shù)法解出了發(fā)射時的溫度場解析解，分析了發(fā)射時非傅里葉熱效應的影響，并與常規(guī)傅里葉傳熱時的結果進行比較。3.1發(fā)射軌道模型及研究方法圖3-1電磁發(fā)射軌道簡圖如圖3-1所示電磁軌道的結構，由電樞、軌道、蓋板、絕緣層等部分組成。建立圖3-2所示的坐標系，其中，設d為軌道的寬度，b為軌道間距，進行溫度場分析時，將軌道沿x軸方向離散成等距離的N段，其間距均為x，軌道沿x軸坐標表達為(x1,x2...xi,...,xj...xN)，軌道總長度為L。電樞滑過每個坐標時將電樞與對應位置的軌道視為一個區(qū)塊（如圖3-2虛線所示），整體視為多個區(qū)塊疊加而成。對于每個區(qū)塊，溫度場的解應由如下三部分組成：電樞加熱后對軌道的影響；電樞在區(qū)塊上作用時間內的軌道自身電加熱；電樞離開區(qū)塊后軌道自身的電加熱。圖3-2溫度場計算簡圖因此，軌道的溫升與電樞移動的位置相關。在tA時刻電樞沿軌道滑動的位移按


本文編號：2895119