عنوان

اثر تغییرات طولی در ساختار پرتاب کننده ی الکترومغناطیسی با استفاده از روش اجزا محدود سه- بعدی

‭۴۷۳۹پ‬

per

اثر تغییرات طولی در ساختار پرتاب کننده ی الکترومغناطیسی با استفاده از روش اجزا محدود سه- بعدی

/شهاب مظفری

تبریز: دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

‮‭۱۴۶‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

مهندسی برق - مخابرات -میدان دانشگاه : تبریز

‮‭۱۳۸۷/۰۹/۲۵‬

تبریز: دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

پرتاب کننده های الکترومغناطیسی ‮‭(EML)‬ قادرند گلوله را با سرعت چند ین هزار متر بر ثانیه پرتاب کنند .ازاینرو امروزه بسیار مورد توجه اند .روش اجزا محدود در حل مسایل الکترومغناطیسی که برای آن ها حل تحلیلی وجود ندارد از جمله پرتاب کننده های الکترومغناطیسی بسیار کاراست .چگالی توزیع جریان در ساختار پرتاب کننده های الکترومغناطیسی فاکتور مهمی در تعیین کردن بازدهی آن است .جنس مواد سازنده، ابعاد و هندسه ریل و آرمیچر بر چگالی جریان اثر می گذارند .بیشتر پژوهش های انجام شده بر روی ‮‭EML‬ جنبه هایی از آن را مورد بررسی قرار داده اند که با چند فرض منطقی نظیر نامحدود بودن طول ریل ها، تقارن ساختار و ... مساله دو-بعدی بدست آمده است .کارهایی که در سه بعد انجام گرفته اند نیز بیشتر برای حالتی هستند که آرمیچر در وسط ساختار قرار دارد و در کل زمان تحریک در همان مکان ثابت است در این پایان نامه بر آن هستیم که با اعمال تغییرات طولی در ساختار ریل و آرمیچر، اثر آن را بر توزیع جریان و گرادیان اندوکتانس بررسی کنیم که البته این مستلزم حل سه-بعدی ساختار است علاوه بر این آرمیچر دیگر در جای ثابتی نیست و متناسب با نیروی ناشی از تحریک ورودی مکانش تغییر می کند .از نرم افزار ‮‭ANSYS ۹‬ برای شبیه سازی ساختار و حل اجزا محدود استفاده کرده ایم .برای ریلگان ساده مشاهده شد که گرادیان اندوکتانس در طول ریل ثابت نیست و در نقاط دور از لبه ها، با حرکت کردن بسوی دهانه خروجی گرادیان اندوکتانس افزایش می یابد .با نازک شدن سطح مقطع ریل) ارتفاع ریل ثابت باشد (در طول مسیر پرتاب، گرادیان اندوکتانس نسبت به حالت ریل ساده بویژه در نیمه دوم مسیر پرتاب بیشتر است .با انحنادادن لبه بیرونی ریل ها، گرادیان اندوکتانس در کل طول ریل افزایش محسوسی دارد .ایجاد برش بر روی رویه بیرونی ریل ها در افزایش چگالی جریان در رویه داخلی موثر است ولی اغتشاش جریانی ایجاد شده در نواحی نزدیک برش موجب نیروی مکانیکی ناخواسته و تلفات حرارتی بالایی می شوند .لایه لایه ساختن ریل بطوری که رسانایی لایه ها بسمت خارج کاهش یابد موجب می شود که توزیع جریان در رویه داخلی افزایش محسوسی بیابد و گرادیان اندوکتانس بیشتر شود .در یکنواخت تر کردن توزیع چگالی جریان آرمیچر، لایه لایه ساختن آن بطوریکه رسانایی بسمت دهانه خروجی افزایش یابد بسیار موثر است

Electromagnetic launchers (EML) can accelerate an armature to velocities of thousands meter per second. Therefore, they are so considerable. Finite element is a powerful method in solving electromagnetic problems, such as EML which does not have any analytical solution. An important factor to determine EML efficiency is current density distribution in the EML structure. Rail and armature materials, size and geometry have great influence on current density. Most of the researches which have been done on EML, studied some of its aspects which, produced 2D problems, with several approved assumptions, such as rail's length infinity and structure symmetry. Most of the efforts designed in three dimensions, involve the condition that armature is in the middle of the rail length for the whole input current. In this thesis we study the effects of longitudinal changes in the structure of rail and armature, on current distribution and inductance gradient that must be explored in three dimensions. In addition, armature is not in a fixed place and its position varies with input excitation accelerating force. We use ANSYS software for structure modeling and finite element solution. In normal EML, we have shown that inductance gradient is not constant across the rail, and in positions far from the edges, inductance gradient increase towards muzzle. By rail cross-section tapering (rail height is constant) across launch route, inductance gradient will be greater than normal EML, especially in the second half of launch route. Inductance gradient has significant increment throughout the rail by curving rail's outer edge. Creating sections on rail's outer surface is effective on increasing current density in the inner surface. However current disturbance produced in regions near the sections, will result in undesired mechanical force and high thermal loss. Inner surface current distribution has significant increment in laminated rails whose conductance of laminations decreases outwards and inductance gradient increases. To uniform the armature current density distribution, graded lamination with increasing conductivity of laminations towards muzzle is very effective

Electromagnetic Launcher

Finite Element Method

مظفری، شهاب

کشتکار، اصغر، استادراهنما

فیضی، محمدرضا، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی