行波感应发射器温升分析与仿真研究

论文摘要

电磁发射技术是人类能源利用史上的一次重大进步。早在19世纪就有人提出电磁发射的感念。经过一百多年的积累,电磁发射已经有了突飞猛进的发展。电磁发射的应用范围已经延伸到航空航天等很多领域。行波发射器是普通电磁发射器的一个重大改进。行波感应发射器的结构更有利于各级线圈的连接。这对避免普通电磁发射器级间过度过程带来的各种问题有很大好处。也正是因为行波发射器应用范围的扩展和功率的日益增大,它的温升问题也日益受到人们的重视。目前,对行波发射器温度场的研究还没有一套完整的理论,特别是抛体部分,如果用传统的热路法去分析抛体的温度场,将需要经过多次近似和大量的计算。本文利用ANSYS提供的功能强大的电磁——热耦合模块去分析抛体的温度场,并对影响它温度变化的参数进行研究分析。这为行波发射器及其它有电磁——热耦合的情况提供了一个新的分析途径。为了提高效率,减少成本,论文采用先理论分析,再模拟仿真的方法。采用热力学的知识,在相关理论的基础上,对行波感应发射器的工作原理以及温度升高的原因进行分析;根据热传导微分方程建立行波感应发射器温度场的数学模型并确定其边界条件;以有限元仿真和理论分析相结合的手段,对行波发射器的换热系数、热导率、比热容等参数进行公式推导和数值计算;用ANSYS分析电磁——热耦合的方法,分析了行波发射器的温度场。论文还通过改变影响温度场的参数(电压、环境温度、抛体初始位置、点火间隔等),对行波发射器在不同条件下的温度场云图进行了比较、分析,得出了有比较重要的结论。这对以后行波发射器的设计及改进提供理论参考和分析方法,有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 温度场研究概况
• 1.3 温度场研究存在的问题
• 1.4 研究的目的及意义
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 第2章 行波发射器的基本原理与结构组成
• 2.1 行波发射器的原理
• 2.2 行波发射器的结构组成
• 2.3 本章小结
• 第3章 温度场理论分析与热源计算
• 3.1 传热学基础知识
• 3.1.1 热传导
• 3.1.2 热对流
• 3.1.3 热辐射
• 3.2 温度场模型及其边界
• 3.2.1 温度场模型
• 3.2.2 边界条件
• 3.3 参数计算
• 3.4 散热系数的确定
• 3.4.1 驱动线圈散热系数的确定
• 3.4.2 抛体散热系数的确定
• 3.5 热源计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 温度场仿真
• 4.1 ANSYS 介绍
• 4.2 仿真准备工作
• 4.3 抛体温度场仿真及变化规律
• 4.3.1 温度场仿真
• 4.3.2 温度场变化规律
• 4.4 线圈温度场仿真
• 4.5 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢