發(fā)布時(shí)間：2020-12-02 06:17

　　電磁發(fā)射軌道在發(fā)射過(guò)程中通入的強(qiáng)電流會(huì)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(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致軌道的燒蝕等破壞,將嚴(yán)重影響電磁發(fā)射軌道的壽命以及發(fā)射效率。對(duì)于這類問(wèn)題的研究主要是對(duì)溫度場(chǎng)的求解,然而電磁發(fā)射軌道的發(fā)射的過(guò)程屬于快速瞬態(tài)傳熱,經(jīng)典傅里葉熱傳導(dǎo)方程不能完整的表示熱量傳播過(guò)程,在瞬態(tài)傳熱的計(jì)算中可能存在誤差,需要重新考慮快速瞬態(tài)傳熱時(shí)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(yīng),為了研究電磁發(fā)射軌道中軌道與電樞的溫度場(chǎng)變化規(guī)律,建立了含有內(nèi)熱源的非傅里葉熱傳導(dǎo)方程,通過(guò)格林函數(shù)法解得電樞與軌道的溫度場(chǎng)解析解,給出軌道溫度場(chǎng)隨電樞移動(dòng)的變化規(guī)律。為了研究軌道應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律,利用電磁發(fā)射軌道的熱傳導(dǎo)方程與數(shù)據(jù)擬合的方法得到了沿軌道長(zhǎng)度方向的溫度場(chǎng)變化特性,運(yùn)用熱應(yīng)力理論分析了非傅里葉熱效應(yīng)對(duì)軌道應(yīng)力場(chǎng)的影響。與經(jīng)典傅里葉計(jì)算的結(jié)果比較得出,在發(fā)射過(guò)程中,出口一端溫度場(chǎng)的非傅里葉影響較大以及熱應(yīng)力計(jì)算應(yīng)該考慮非傅里葉熱效應(yīng)帶來(lái)影響的結(jié)論。通過(guò)使用Comsol多物理場(chǎng)耦合軟件,建立電磁發(fā)射軌道的三維計(jì)算模型,通過(guò)修改固體傳熱模塊的底層方程引入了... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

美國(guó)海軍電磁炮

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)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(guò)程中由于電樞的高速移動(dòng)，以及電流本身產(chǎn)生的焦耳熱，會(huì)使電磁軌道在發(fā)射的過(guò)程中生成大量熱，對(duì)于普通的傳熱問(wèn)題通常采用傅里葉定律進(jìn)行解答，發(fā)射軌道的溫度場(chǎng)理論計(jì)算一般可以簡(jiǎn)化成一個(gè)有限平面的溫度場(chǎng)計(jì)算，對(duì)于電樞與軌道的接觸，可以簡(jiǎn)化成為一種對(duì)軌道有限平面邊界的熱擾動(dòng)，但對(duì)于這類快速瞬態(tài)傳熱的問(wèn)題，常規(guī)的傅里葉定律有可能不再適用，因?yàn)槠渲须[含了熱量傳播速度無(wú)限大的假設(shè)，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(dǎo)的基本方程與含義，并且與傅里葉熱傳導(dǎo)進(jìn)行對(duì)比。2.1電磁發(fā)射軌道電路如圖2-1所示的簡(jiǎn)化電磁軌道的電路結(jié)構(gòu)，由電源、開關(guān)、電樞、軌道等部分組成。開關(guān)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(lái)推動(dòng)電樞的前進(jìn)。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(fù)載，電阻與電感沿著軌道的長(zhǎng)度分布。圖2-1軌道電路原理圖在通電發(fā)射的過(guò)程中，由于電樞的移動(dòng)，電阻阻值也隨之變化。為計(jì)算電熱，在發(fā)射過(guò)程中的電阻與電感按如下公式計(jì)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(jì)；

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文14第3章發(fā)射軌道的溫度場(chǎng)及非傅里葉熱效應(yīng)本文考慮了在電磁軌道在發(fā)射過(guò)程中傳熱問(wèn)題的非傅里葉熱效應(yīng)，建立了含內(nèi)熱源的非傅里葉熱傳導(dǎo)方程，利用格林函數(shù)法解出了發(fā)射時(shí)的溫度場(chǎng)解析解，分析了發(fā)射時(shí)非傅里葉熱效應(yīng)的影響，并與常規(guī)傅里葉傳熱時(shí)的結(jié)果進(jìn)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(jiǎn)圖如圖3-1所示電磁軌道的結(jié)構(gòu)，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(biāo)系，其中，設(shè)d為軌道的寬度，b為軌道間距，進(jìn)行溫度場(chǎng)分析時(shí)，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(biāo)表達(dá)為(x1,x2...xi,...,xj...xN)，軌道總長(zhǎng)度為L(zhǎng)。電樞滑過(guò)每個(gè)坐標(biāo)時(shí)將電樞與對(duì)應(yīng)位置的軌道視為一個(gè)區(qū)塊（如圖3-2虛線所示），整體視為多個(gè)區(qū)塊疊加而成。對(duì)于每個(gè)區(qū)塊，溫度場(chǎng)的解應(yīng)由如下三部分組成：電樞加熱后對(duì)軌道的影響；電樞在區(qū)塊上作用時(shí)間內(nèi)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(chǎng)計(jì)算簡(jiǎn)圖因此，軌道的溫升與電樞移動(dòng)的位置相關(guān)。在tA時(shí)刻電樞沿軌道滑動(dòng)的位移按


本文編號(hào)：2895119