[发明专利]一种电磁轨道发射器的模化方法

摘要

本发明涉及一种电磁轨道发射器的模化方法同时实现原型和模型中物理场和电枢速度的匹配。则各物理量相似常数需要满足(1)几何相似常数为k；(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，单位体积热容的相似常数为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。本发明实现了与运动学方程分析的结果匹配；可实现电场的相似；可同时实现物理场和电枢速度的匹配，能够有效地模拟速度相关物理现象；所需材料简单，更易于实现；可以保证模型和原型发射器温度场的相似性。

主权项

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，Cp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Cl＝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)]]>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CB＝CS＝CT＝1；在物理场相似基础上，匹配原型和模型中的速度，则CV＝1，相似指标式变为：Cμ＝1，CKCσ＝1，ClCj＝1，Cρ＝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：Cμ＝1，Ct＝k，Cσ＝1/k，CK＝k，Cj＝1/k，Cρ＝1。