单级同步感应线圈炮堵驻电磁力研究

堵驻状态下,单级同步感应线圈炮（SSICG）的电枢位置固定,电枢与线圈间的互感和互感梯度保持不变,且电磁力与线圈电流平方存在一定的线性关系。分别利用Matlab和Ansoft软件建立了SSICG电流丝等效电路模型以及有限元模型,对不同放电电压下的堵驻电磁力进行了仿真计算。最后利用实验室设计生产的SSICG样机对堵驻电磁力进行了测量,试验数据与仿真结果吻合较好,验证了电磁力与线圈电流平方的线性关系,为SSICG动态发射提供了试验基础。     

多级感应线圈炮最优发射控制策略

基于电路理论,建立了多级感应线圈炮数学机电控制模型;分析了电枢受力的影响因素,结果表明,电枢受力决定于驱动线圈和电枢的电流大小和它们之间的互感梯度。总结了多级同步感应线圈炮设计原则,根据设计原则,提出了感应线圈炮的最优发射控制策略,并从理论上证明其可行性,最后以10级线圈炮为例,归纳了多级感应线圈炮的触发公式,并进行了实验验证,其结果表明,通过修正触发公式,仿真结果与测量值吻合较好。     

多级感应线圈炮最优发射控制策略

基于电路理论,建立了多级感应线圈炮数学机电控制模型;分析了电枢受力的影响因素,结果表明,电枢受力决定于驱动线圈和电枢的电流大小和它们之间的互感梯度。总结了多级同步感应线圈炮设计原则,根据设计原则,提出了感应线圈炮的最优发射控制策略,并从理论上证明其可行性,最后以10级线圈炮为例,归纳了多级感应线圈炮的触发公式,并进行了实验验证,其结果表明,通过修正触发公式,仿真结果与测量值吻合较好。     

基于电流丝法的多级同步感应线圈炮电枢温升计算

针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明:发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。     

基于电流丝法的多级同步感应线圈炮电枢温升计算

针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明：发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。     

基于遗传算法的同步感应线圈发射装置参数优化

发射速度和能量转换效率是同步感应线圈型电磁发射装置（SICEML）最重要的两项指标。驱动线圈和电枢的结构参数、驱动线圈匝数以及电枢初始触发位置都会对这两项指标产生影响。以上述参数为变量,以发射速度和能量转换效率之积为目标函数,引入遗传算法对单级SICEML参数进行了优化设计,并利用有限元软件进行了仿真验证。结果表明：在储能与发射装置总体体积不变的前提下,优化后的系统效率由5.38%提高到13.6%,出口速度由38 m/s提高到61 m/s,系统性能得到明显改善。利用单级SICEML样机进行了堵驻试验,结果与仿真结果吻合较好,验证了本文提出的遗传算法的可行性。     

60 mm口径电磁感应线圈炮的实验研究

 介绍了一种电磁感应线圈发射装置，把直径为60 mm、1 kg重的抛体加速到60 m/s的速度。对电磁感应线圈炮的作用原理和系统性能进行了分析，给出了该系统的结构及测试控制系统，并对实验结果和理论预估作了对比和讨论。     

线圈炮电枢电磁-热耦合仿真分析

从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程,并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了3维有限元分析模型,忽略级间的相互影响,多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部;电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高,这是因为总能量增大,电枢中涡流也增大,从而电枢的温度升高;电枢的触发位置和速度匹配关系,也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高,说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。     

线圈炮电枢电磁-热耦合仿真分析

 从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程,并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了3维有限元分析模型,忽略级间的相互影响,多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部;电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高,这是因为总能量增大,电枢中涡流也增大,从而电枢的温度升高;电枢的触发位置和速度匹配关系,也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高,说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。     

线圈炮弹丸受力的两种表示及等价性

从物理学基本原理出发,以线圈炮的简单模型为例,导出了计算弹丸所受磁场力的两种表示.证明了它们的等价性,并把结论推广到一般线圈炮的情形.     

Key design parameters and optimum method of medium- and high-velocity synchronous induction coilgun based on orthogonal experimental design

The energy conversion efficiency of a multistage synchronous induction coilgun(MSSICG) has become one of the key factors that restricts its industrialization. To improve the launch efficiency of medium-and high-velocity MSSICG,we propose an optimization design scheme combining orthogonal experimental design(OED) and self-consistent design method in this paper. The OED is introduced to reduce the number of iterations and improve the identification accuracy and efficiency. A self-consistent design model is established to overcome a defect that the parameters that need to be optimized will multiply as the number of coil stages increases. The influence of six factors(radial thickness of armature, axial length of armature, axial length of coil, capacitance, wire diameter, and slip speed) on the launch efficiency are then evaluated by range analysis. This work presents a valuable reference for optimizing medium-and high-velocity MSSICG.     

基于力同步控制的双缸力加载系统控制策略

针对液压加载系统中双缸力同步控制需求,设计了并联控制方案。分别采用减压阀和伺服阀作为主要控制元件,建立双缸力同步控制系统数学模型。通过调节相应的液压参数和控制参数,采用Simulink对两类控制元件下的模型进行仿真研究。仿真结果表明,并联控制可以有效实现双液压缸的力同步加载,理论上当使用减压阀作为控制元件宜采用纯积分控制策略,当使用伺服阀作为控制元件宜采用PD控制策略,均可得到较优控制效果,为实际工程项目双缸加载试验提供理论指导。     

Validation of the blocked force method for various boundary conditions for automotive source characterization

Vibro-acoustic source characterization is an essential task in vehicle development to enable prediction of receiver response. For structure-borne noise, the interface forces in multiple degrees of freedom due to internal loads are often quantified for root cause analyses in a single system assembly, as in transfer path analysis (TPA). However, for a reliable prognosis of the acoustic performance of a known component such as a motor or pump, a receiver-independent source characterization is required, and the method of acquiring blocked forces from in-situ measurements has been shown to be a preferred technique for such purposes. The benefits of the method are the characterization of the intrinsic properties of the source and the possibilities of measuring the component attached to receivers with varying dynamic properties.     

EASTװ��ICRF�������ߵĵ��������

结合EAST超导托卡马克的物理运行参数,计算给出了装置在等离子体突然破裂时ICRF加热天线上感应电流和电磁力解析式及其随时间变化的曲线图,根据曲线图讨论了电磁力的极限情况和对ICRF加热天线结构的影响。     

Electromagnetic force based on trapped mode of asymmetrical split ring

In this paper, a multi-layered structure based on coupled magnetic/electric resonators is presented. The multi-layered structure can generate a significant electromagnetic force in the terahertz band. The electromagnetic force is calculated by using Maxwell Stress Tensor. The asymmetrical split ring is utilized for field confinement and the multi-layered structure enhances the coupling in the dielectric layer and in the air gap. This leads to a high Q factor and large electromagnetic force. By taking the gravity and the area of the unit cell into consideration, we prove that this force is large enough (about three orders of magnitude higher than in the visible band) to manipulate the unit cell with a small incident power density (<50 nW/μm²).