軌道加速器連續(xù)工作時,軌道局部溫升過高會嚴重影響其結構強度,有必要對其溫升和冷卻效果進行仿真分析。該文從分析軌道加速器的動態(tài)特性出發(fā),給出電樞運動狀態(tài)下軌道熱源加載、多次加速的時間步長差異等關鍵問題的解決方法�；贏nsys-APDL語言,編程實現(xiàn)了軌道冷卻的電磁-流場耦合仿真分析。無水冷工況下,在連續(xù)5次加速后軌道最高溫度已超過銅材軟化溫度400℃。通過分析冷卻水參數(shù)對軌道冷卻效果的敏感度,最終選取體積濃度為50%的乙二醇水溶液作為冷卻液。在連續(xù)7次加速后,冷卻液與軌道最高溫度基本不再上升,且軌道最高溫度為308.7℃,未超過銅材料的軟化溫度。該仿真方法和結果對軌道加速器的熱管理具有一定的指導意義。 

【文章來源】：電工技術學報. 2020,35(17)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

自然冷卻條件下軌道溫升分布

單次加速，經(jīng)過周期10s的自然散熱后，溫度降到92.6℃；5次連續(xù)工作后，軌道最高溫度已超過銅的軟化溫度400℃；每個加速冷卻周期中，前5s時間內，最高溫度下降最快，后5s內，溫度下降不明顯，這可以為加速頻次的設定提供依據(jù)。3 單次加速水冷仿真及分析

單次加速水冷效果如圖9所示，經(jīng)過單次加速和10s水流冷卻后，軌道最高溫度降到80.6℃，水流的最高溫度為80.4℃。冷卻水的溫升特點是，溫度最高值沿軌道方向呈梯次分布并逐漸減小，軌道尾部出現(xiàn)最低溫度區(qū)域�？梢�，水流逐漸將熱量從軌道尾部向電樞運動方向驅散。由于水流溫度變化會直接影響冷卻方式是否可行，故需要分析各個時間點的水流溫度，單次加速過程水流最高溫度變化如圖10所示。在單次加速過程中，水流的最高溫度為134.8℃，超過沸點100℃的時間大于1s。對比單次加速自然冷卻與水冷的效果，軌道最高溫度從92.6℃降到了80.6℃，效果并不明顯。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]軌道炮不同激勵電流下的發(fā)射特性對比分析[J]. 邢彥昌,呂慶敖,陳建偉,雷彬,張倩,向紅軍.  火力與指揮控制. 2019(11)
[2]基于流固耦合的車用永磁同步電機水道設計與溫度場分析[J]. 王小飛,代穎,羅建.  電工技術學報. 2019(S1)
[3]考慮溫度場和流場的永磁同步電機折返型冷卻水道設計[J]. 吳柏禧,萬珍平,張昆,席榮盛,何茂興.  電工技術學報. 2019(11)
[4]雙定子籠障轉子無刷雙饋發(fā)電機冷卻空氣流變特性數(shù)值分析[J]. 蔣曉東,張鳳閣,周黨生,孔令江.  電工技術學報. 2019(03)
[5]一種實現(xiàn)電樞出膛速度控制的電磁軌道炮脈沖電源觸發(fā)策略[J]. 常馨月,于歆杰,劉旭堃.  電工技術學報. 2018(10)
[6]復合型電磁軌道的多物理場耦合分析[J]. 田振國,安雪云.  火炮發(fā)射與控制學報. 2017(03)
[7]電磁軌道炮軌道溫度場與熱應力數(shù)值仿真[J]. 李小將,萬敏,王志恒,楊曦曄.  火力與指揮控制. 2017(02)
[8]電磁軌道炮運行階段系統(tǒng)發(fā)射效率和電樞出膛動能研究[J]. 劉旭堃,于歆杰,劉秀成,常馨月.  電工技術學報. 2017(03)
[9]電磁軌道炮瞬態(tài)溫度場的數(shù)值模擬[J]. 林慶華,栗保明.  工程熱物理學報. 2017(01)
[10]電磁軌道炮發(fā)射技術的發(fā)展與現(xiàn)狀[J]. 李軍,嚴萍,袁偉群.  高電壓技術. 2014(04)



本文編號：3517524