电磁轨道炮瞬态电磁场变步长微分求积法研究

摘要

瞬态电磁场数值模拟是电磁轨道炮发射动力学研究的热点问题。为了提升电磁轨道炮发射动力学仿真速度，针对电磁轨道炮发射过程瞬态电磁场快速计算问题，采用有限元和边界元耦合方法，建立了三维瞬态电磁场微分方程，利用高阶微分求积时间积分法对该微分方程在时间域上离散，提出基于圆频率的微分求积变步长策略，形成了有限元边界元-变步长微分求积时间积分瞬态电磁场分析方法。针对经典三维瞬态电磁场时空演化问题，对比定步长、变步长微分求积时间积分法和欧拉向后差分法计算结果，发现变步长微分求积时间积分法具有更高的计算效率和计算精度。将提出的方法和形成的计算模型用于电磁轨道炮发射过程瞬态电磁场分析，得到了轨道炮电枢的速度、位移以及轨道和电枢的电流密度分布、磁感应强度分布，并与LS-DYNA计算结果进行对比，验证了计算模型的有效性。有限元边界元-变步长微分求积时间积分瞬态电磁场分析方法为电磁轨道炮发射动力学分析提供了高效求解策略。

关键词

电磁轨道炮 / 瞬态电磁场 / 发射动力学 / 变步长微分求积法

基金资助

国家自然科学基金(92266201)