国家自然科学基金(51237007)
- 作品数：19 被引量：286H指数：7
- 相关作者：袁伟群严萍赵莹徐伟东王志增更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院大学北京特种机电技术研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金山西省青年科技研究基金国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：兵器科学与技术电气工程电子电信军事更多>>
- 基于增材制造技术的电枢结构优化与试验研究
- 2023年
- 基于拓扑结构设计技术,以C型电枢为例,依据发射过程中电枢受力及内部电流分布,用点阵结构拓扑优化电枢内部,设计并通过增材制造加工出半拓扑和全拓扑结构两种电枢,优化后的电枢较原电枢分别减质量37%和47%。通过发射试验,在峰值电流约550 kA时全拓扑结构电枢解体,半拓扑结构电枢在800 kA电流时仍可正常发射。结果表明:同样输入能量下,半拓扑优化电枢在发射电流为550、650、750、800 kA时,炮口速度分别提高了13.3%、11.3%、9.0%、5.0%,增材制造技术可为电枢轻量化设计提供新技术。
- 张庆霞李军刘坤张沫黄声野郭学佳
- 关键词：电磁发射拓扑结构轻量化
- 大电流高速滑动刨削的预测模型被引量：1
- 2015年
- 轨道加速装置利用电能可以将物体加速到超高速,在高速滑动过程中会对轨道装置接触面造成刨削的损伤。刨削的出现会影响发射效果和降低装置寿命。考虑到轨道发射装置具有大电流和超高速度的特性,提出了一种新的刨削预测模型——电枢电动力驱动功率模型,在此主要通过紫铜电枢-紫铜轨道配对的不同电枢加速模式来验证预测模型的准确性,分析试验结果得到电枢电动力驱动功率模型比电枢速度预测刨削更准确,并提出了预防刨削的建议。
- 王盟王咸斌赵莹袁伟群严萍
- 关键词：大电流刨削
- 不同初始温度下脉冲大电流直线电机驱动性能研究被引量：3
- 2018年
- 两条金属轨道间的滑块在大电流的驱动下可获得高速,滑块与轨道接触界面的热特性影响接触状况和系统性能。本文利用电加热装置对轨道进行预加热,通过预加热来模拟电机连续推进下的热量累积。在滑块型号、质量、驱动电流基本一致的前提下,进行不同初始温度条件下的电机单次启动试验。通过温度、驱动电流、电压、运动速度等数据对大电流直线电机的性能进行分析,研究结果对于连续运行试验和避免转捩研究具有一定理论指导意义和工程应用参考价值。
- 康凯徐伟东徐蓉徐蓉袁伟群
- 关键词：脉冲大电流直线电机滑块
- 电磁发射器轨道磁锯效应的数值模拟被引量：1
- 2015年
- 电磁轨道发射器轨道表面裂纹引起的磁锯现象严重制约着发射器的使用寿命。为了更好地分析这种现象,建立了二维情况下的磁扩散方程和热传导方程。结合有限元软件COMSOL Multiphysics中的固体力学模块,对轨道表面裂纹处的电磁、热和力学行为进行了仿真分析。求解过程考虑了材料参数随温度的变化。结果表明,电流在裂纹处"绕行",引起尖端局部电流密度过大是导致磁锯效应的重要原因。加载电流峰值为0.8 MA时,裂纹尖端处最大电流密度可达1010 A/m2量级。此外,对裂纹形状的分析表明,裂纹尖端张角越小,电流的聚集现象越严重,产生的温升也越大。
- 王志增袁伟群严萍
- 关键词：有限元电流密度
- 电磁轨道炮物理场模化方法下枢轨界面润滑性能的相似性被引量：5
- 2016年
- 枢轨界面润滑性能对电磁轨道炮的发射起着至关重要的作用,而目前的电磁轨道炮物理场模化方法并未涉及到枢轨界面润滑。为进一步提高电磁轨道炮模型试验的有效性,根据枢轨界面润滑机理确定了枢轨界面润滑控制方程,在此基础上利用相似理论分析了枢轨界面润滑的模化方法,并研究了在物理场模化方法下枢轨界面润滑性能的相似性,最后利用数值仿真方法对理论分析结果进行了验证计算。结果表明:枢轨界面润滑的模化关键在于保证原型与模型中雷诺数(Re)的相等;在匹配弹丸速度的电磁轨道炮物理场模化方法下,通过设置相同初始界面间隙的方法,可以实现枢轨界面润滑的相似;相对于发射器的几何相似常数适当减小电枢长度方向上的几何相似常数有利于润滑的模化效果。
- 金龙文李军
- 关键词：电磁轨道炮润滑
- 电磁轨道发射的瞬态温度效应被引量：23
- 2016年
- 为了更加合理有效地设计轨道冷却系统,对轨道温度进行了实验测量及仿真计算。搭建电磁发射实验及轨道温度测量系统,利用热电偶对电磁发射过程进行轨道温度的实际测量,在线获得轨道瞬态温度。在此基础上,基于Comsol Multiphysics平台,利用有限元方法,建立轨道横截面二维模型,对发射中轨道温升这一瞬态过程进行仿真计算,在电磁场与温度场耦合的情况下,求解轨道横截面的电流与温度分布。结果显示:轨道尾部的温度高于出口处,电枢起始位置附近温升最高;轨道温度在焦耳热的作用下逐渐升高,高温集中在轨道内表面。根据实验和仿真的温度分布结果,可以更加合理地设计轨道冷却系统。
- 林灵淑赵莹袁伟群严萍
- 关键词：电磁发射温度测量温度场
- 瞬态情况下电磁轨道发射器的电感梯度被引量：9
- 2017年
- 电感梯度是电磁轨道发射器的重要参数,其值的计算对于发射器结构设计以及预测电枢的运动行为具有重要意义。为此,从磁能的角度出发,推导了二维瞬态情况下电感梯度的表达式。通过求解磁场控制方程,得到了轨道中电磁场的扩散行为。结果表明:在电流从趋肤状态扩散到稳定状态的过程中,电感梯度值为相应高频电感梯度值到低频电感梯度值之间的递增曲线;电流处于下降沿或者材料电导率改变时,均会改变电磁场的扩散行为,进而影响电感梯度变化曲线;研究认为:瞬态情况下电感梯度值与电磁场扩散行为有关,而涡流是影响电磁场扩散行为的重要原因。
- 王志增袁伟群严萍
- 关键词：电枢磁能瞬态扩散涡流
- 电磁轨道炮中的电流线密度与膛压被引量：22
- 2014年
- 为提供一个统一的参考标准,将不同口径电磁轨道炮的研究成果联系起来,借鉴传统火炮内弹道研究方法,通过描述电磁轨道炮发射过程微分方程组,以及电枢与轨道电磁力解析分析,分别从宏观层面和微观层面考察了电磁轨道炮的内弹道过程。结果表明,电磁轨道炮的电磁场、应力场和温度场不由电流大小或口径大小单独决定,而是有由它们的比值即电流线密度决定。电流线密度平方与轨道压力、弹底压力、轨道间磁压力、轨道温度成正比,电流线密度可以反映电磁轨道炮的内膛压力大小。提出以电流线密度作为电磁轨道炮的核心参数,且比照传统火炮内弹道学参数的命名,电流线密度可以看作是电磁轨道炮的"膛压"。对大、小口径电磁轨道炮发射过程模拟计算对比表明,以电流线密度作为表征量,可以有效联系起不同口径电磁轨道发射装置上相关参数的变化规律。
- 李军
- 关键词：膛压电磁轨道炮内弹道学口径
- 脉冲功率电源辐射电磁场屏蔽测量与分析被引量：10
- 2014年
- 脉冲功率电源会产生很强的辐射电磁干扰,特别是在电源电抗器附近场强很大,其产生的电磁场会直接影响电源附近测控设备以及工作人员的安全。为了有效控制电源电抗器附近干扰水平,对其电磁场进行了屏蔽试验,同时在理论分析和数值计算的基础上,结合试验数据进行了分析研究。首先设计了板式屏蔽结构,屏蔽板采用双层板结构,材料分别为硬铝和冷轧钢;用有限元方法分别计算了单层和双层板的屏蔽效果,兼顾其对原有电路参数的影响,获得了屏蔽板的结构与材料参数;然后,试验测量了屏蔽效果,并与仿真结果进行了对比分析。结果表明,高电导率材料起主要屏蔽作用,而采用的低电导率材料主要起到结构支撑作用,即铝制板对屏蔽效果的贡献最大;仿真和试验结果均表明,屏蔽后磁场峰值衰减1个数量级,因此提出的屏蔽方案能够有效抑制电源电抗器前干扰水平。
- 曹荣刚李军
- 关键词：瞬态电流瞬态磁场屏蔽空心电抗器脉冲功率电源
- 电磁轨道发射器的模型化研究方法被引量：4
- 2016年
- 为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明:电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。
- 林灵淑袁伟群赵莹王志增严萍
- 关键词：电磁发射
