Application of Finite Element Method for the Investigation of Railgun Operation During Static Regime
Elektrotechnikos katedra |
Šiame magistro darbe tiriamas dviejų bėgių elektromagnetinė svaidyklės veikimas statiniu režimu, skaičiuojant tokių fizikinių dydžių kaip srovės tankis, magnetinio srauto tankis, elektrinio lauko stipris, galios tankis, magnetinis slėgis, jėgos tankis ir temperatūra, pasiskirstymą. Buvo naudojamas COMSOL Multiphysics programinės įrangos paketas. Modeliavimas ir skaičiavimai atlikti 3D formate. Taikant statinį režimą elektromagnetinėje svaidyklėje uždara grandine praleidžiamas 10 ms trukmės elektros srovės impulsas, kurio didžiausia reikšmė 106 kA. Fizikiniai dydžiai paskaičiuoti, žinant elektromagnetinės svaidyklės geometriją, medžiagos savybes ir srovės impulso charakteristikas. Rezultatai pateikti parodant minėtų fizikinių dydžių pasiskirstymą išilgai tam tikrų elektromagnetinės svaidyklės pjūvių. Gauti skaičiavimų rezultatai nurodo svaidyklės vietas, kuriose pasiekiamos didžiausios fizikinių dydžių vertės, ir todėl gali būti panaudoti, konstruojant bėgių tipo elektromagnetines svaidykles. Atliktų skaičiavimų rezultatai palyginti su kitų mokslininkų, rezultatais pateiktais atviroje mokslinėje spaudoje. Darbą sudaro 7 dalys: įvadas, elektromagnetinės svaidyklės, teorinė dalis, literatūros apžvalga, praktinė dalis, rezultatai ir jų aptarimas, išvados, literatūros sąrašas. Darbo apimtis 48 puslapiai, 32 iliustracijų, 4 lentelės, 22 bibliografinių šaltinių. Atskirai pridedami darbo priedai.
This work is focused on the calculations of essential physical parameters, such as current density, magnetic flux density, electric field strength, power density, magnetic pressure, force density, and temperature, for two-rail electromagnetic launcher. The calculations were performed in 3D model using COMSOL Multiphysics software package. Static regime was used to investigate electromagnetic launcher's operation. Railgun was fed by 10 ms duration and 106 kA current pulse. Physical parameters were determined using electromagnetic launcher's geometry, material properties and current pulse data. The changes of parameters' values in electromagnetic launcher were determined along defined slits. The results show places of rails and armature surface and inside their material at which may be obtained the highest changes of physical parameters during railgun operation and, therefore, are useful for further railgun development. The obtained results are compared with scientific investigations presented in open available literature. Structure: introduction, electromagnetic launchers, theoretical background, review of the literature, experimental setups, results and discussion, main results and conclusions, references. Thesis consist of: 48 p. text without appendixes, 32 pictures, 4 tables, 22 bibliographical entries. Appendixes included.