[发明专利]一种电磁轨道发射器的模化方法

权利要求书

1.一种电磁轨道发射器的模化方法，其特征在于：

同时实现原型和模型中包括电磁场、温度场、应力场的物理场和电枢速度的匹配，则各物理量相似常数需要满足如下条件：

(1)几何相似常数：

原型与模型发射器的几何形状相似，且尺度存在k倍关系；

(2)电磁相关相似常数：

电流密度的相似常数为1/k，同时令电导率的相似常数为1/k，磁导率不变；

(3)热相关相似常数：

热导率相似常数为k，单位体积热熔的相似常数为1；

(4)时间及运动学相似常数：

时间相似常数为k，密度和速度的相似常数为1，则原型和模型中密度和速度相同；

描述模型电磁轨道发射器电磁场、温度场和应力场的方程组如下：

▿×B=μj---(1)]]>

▿×jσ=-∂B∂t+▿×(V×B)---(2)]]>

▿·K▿T+j·jσ=Cp∂T∂t---(3)]]>

▿·S+j×B=ρdVdt---(4)]]>

其中B为磁感应强度，j为电流密度，V为电枢速度，S为应力，T为温度，σ为电导率，μ为磁导率，ρ为材料的质量密度，C_p为单位体积热容，K为其热导率，时间为t；

原型电磁轨道发射器相关物理量用上标“'”标注，则物理场方程组如下：

▿′×B′=μ′j′---(5)]]>

▿′×j′σ′=-∂B′∂t′+▿′×(V′×B′)---(6)]]>

▿′·K′▿′T′+j′·j′σ′=Cp′∂T′∂t′---(7)]]>

▿′·S′+j′×B′=ρ′dV′dt′---(8)]]>

假设原型发射器在几何尺度上与模型发射器存在k倍关系：x′＝kx，y′＝ky，z′＝kz时即令几何相似常数为C_l＝k；用类似的方法描述其他物理量的相似常数，并利用相似常数通过“相似转换”将原型的物理场方程转换为：

CBCl▿×B=CμCjμj---(9)]]>

CjClCσ▿×jσ=-CBCt∂B∂t+CVCBCl▿×(V×B)---(10)]]>

CKCTCl2▿·K▿T+Cj2Cσj·jσ=CCpCTCtCp∂T∂t---(11)]]>

CSCl▿·S+CjCBj×B=CρCVCtρdVdt----(12)]]> 1

通过(9)～(12)式可得到：

CBCl=CμCj---(13)]]>

CjClCσ=CBCt=CVCBCl---(14)]]>

CKCTCl2=Cj2Cσ=CCpCTCt---(15)]]>

CSCl=CjCB=CρCVCt---(16)]]>

利用(13)～(16)式可得到相似指标式：

CBClCμCj=1--(17)]]>

CjCtClCσCB=1---(18)]]>

CjCσCVCB=1---(19)]]>

CKCTCσCl2Cj2=1---(20)]]>

CKCtCl2CCp=1---(21)]]>

CSClCjCB=1---(22)]]>

CSCtClCρeV=1---(23)]]>

使模型和原型中磁场、应力场和温度场分布呈镜像，即令B＝B′，S＝S′，T＝T′，则相似指标式中C_B＝C_S＝C_T＝1；在物理场相似基础上，匹配原型和模型中的速度，则C_V＝1，相似指标式变为：C_μ＝1，C_KC_σ＝1，C_lC_j＝1，C_ρ＝1；进一步可以得到以几何相似常数表述的各物理量相似常数：C_μ＝1，C_t＝k，C_σ＝1/k，C_K＝k，C_j＝1/k，C_ρ＝1。