磁爆加载作用机理研究
发布时间：2022-01-01 03:49
磁流体动力爆炸加载技术（简称磁爆加载技术）是高效毁伤领域未来发展的一种新概念技术。它创新性地采用了爆轰到强磁场过程易于控制的磁场聚焦方法,利用爆磁压缩发生器供能强磁体,产生脉冲磁动力,进而加载磁场内部的作用介质直接形成毁伤元或对传统爆炸形成的毁伤元进行加速。该技术利用了非毁伤元驱动方向的炸药能量,将其转化为电磁能,可提高装药的能量利用率,同时,理论上只要能量足够,磁动力几乎没有上限,可超过传统炸药爆炸的驱动力幅值,这将显著提升毁伤元的打击效能。未来,该技术的成果在攻坚弹药、反装甲弹药、反导弹药等多种类型的高效毁伤弹药中有着广阔的应用前景。当前进行该技术的机理研究,对于未来进行新概念高效毁伤元的技术开发,具有重要的理论价值和指导意义。本文研究的内容主要包括：（1）磁爆加载过程的理论模型研究在各物理场分别作用的假设下,将磁爆加载过程离散为实际同时作用的“电路”、“磁场”和“力场”三个物理场。顺序利用等效电路模型、磁场计算模型和磁动力加载模型,从而建立了描述该过程的“电-磁-力”多物理场顺序耦合理论模型。（2）爆磁压缩发生器与强磁体的耦合研究基于（1）中的理论模型,研究了爆磁压缩发生器与强磁...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 聚能装药战斗部
1.2.2 磁流体动力爆炸弹药
1.2.3 电脉冲发生源
1.2.4 爆磁压缩发生器
1.2.5 脉冲强磁体
1.2.6 研究现状的分析
1.3 本文的研究目的、思路及主要内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究思路
1.3.3 主要内容
2 磁爆加载过程的理论模型研究
2.1 磁爆加载的作用原理
2.2 磁爆加载的过程分析
2.3 磁爆加载过程的多物理场耦合理论模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 等效电路模型
2.3.3 磁场计算模型
2.3.4 磁动力加载模型
2.4 算例分析
2.5 本章小结
3 爆磁压缩发生器与强磁体的耦合研究
3.1 爆磁压缩发生器驱动负载的条件分析
3.1.1 爆磁压缩发生器的设计限制
3.1.2 爆磁压缩发生器的运行电路限制
3.2 不同结构强磁体的典型电路参数特点
3.2.1 强磁体结构类型
3.2.2 不同结构强磁体的典型电路参数分析
3.3 爆磁压缩发生器驱动两种结构强磁体的比较分析
3.4 典型电路参数对爆磁压缩发生器驱动的影响程度分析
3.4.1 分析条件设置
3.4.2 虚拟元件参数及计算结果
3.4.3 典型电参数影响程度分析
3.5 爆磁压缩发生器与不同结构强磁体的耦合研究
3.5.1 爆磁压缩发生器和强磁体结构
3.5.2 爆磁压缩发生器驱动强磁体的电流与磁场
3.5.3 结果分析
3.6 本章小结
4 强磁体对介质的加载成形研究
4.1 影响介质成形的因素分析
4.1.1 介质的材料影响
4.1.2 介质的结构影响
4.1.3 介质的加载模式影响
4.2 强磁体对薄壁管状介质的加载成形研究
4.2.1 主要元件结构
4.2.2 数值模型
4.2.3 计算结果及分析
4.2.4 验证试验
4.3 介质成形的能量转化效率分析
4.3.1 能量转化模式
4.3.2 能量转化效率的主要影响因素
4.3.3 介质成形的能量效率分析
4.4 本章小结
5 磁爆加载过程的系统仿真研究
5.1 主要元件结构
5.1.1 新结构爆磁压缩发生器
5.1.2 金属管状介质及其与强磁体的组合结构
5.2 电路仿真
5.2.1 电路模型及初始参数
5.2.2 爆磁压缩发生器的装药对驱动电路影响
5.2.3 固有磁通损耗系数对驱动电路的影响
5.2.4 爆磁压缩发生器初始电流优化
5.2.5 电容器组设置条件及计算总电流
5.3 磁场仿真
5.3.1 磁场仿真模型及参数
5.3.2 磁场及磁动力仿真结果
5.4 磁动力加载仿真
5.4.1 加载模型及材料参数
5.4.2 仿真结果及分析
5.5 本章小结
6 磁爆加载的相关试验研究
6.1 磁爆加载的原理试验研究
6.2 磁爆加载的模拟试验研究
6.2.1 主要设备
6.2.2 试验方法
6.2.3 结果与分析
6.2.4 小结
6.3 磁爆加载的实弹试验研究
6.3.1 简易罗氏线圈标定
6.3.2 爆磁压缩发生器加工
6.3.3 脉冲强磁体加工
6.3.4 全系统静态联调试验
6.3.5 实弹试验
6.3.6 小结
6.4 本章小结
7 结束语
7.1 主要研究成果
7.2 本文的创新点
7.3 有待进一步研究的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空脉冲电容器[J]. 李智威,林福昌,李化,陈耀红,吕霏,章妙,刘德. 强激光与粒子束. 2012(05)
[2]应用于脉冲功率系统的高储能密度电容器[J]. 李化,吕霏,林福昌,陈耀红,李智威,章妙,刘德. 强激光与粒子束. 2012(03)
[3]多层铁电陶瓷击穿分析及优化[J]. 王强,王文斗,谢龙,蒋吉昊,刘高旻. 强激光与粒子束. 2012(03)
[4]钙钛矿型Pb基反铁电储能材料研究进展[J]. 王瑶,邓元. 中国材料进展. 2011(09)
[5]铁电体换能器机械装置设计及其放电特性研究[J]. 顾林,张合,马少杰,张晓晶. 制造业自动化. 2011(17)
[6]应用于脉冲负载的蓄电池和超级电容器混合储能的研究[J]. 戴咏喜,徐冲,刘以建. 通信电源技术. 2011(04)
[7]高压脉冲电容器性能参数优选实验方法研究[J]. 韩克华,任西,周密,钱勇. 爆破器材. 2011(03)
[8]脉冲磁体中不锈钢筒对磁场的影响研究[J]. 彭涛,李亮. 核技术. 2011(06)
[9]对不同结构螺线管型爆磁压缩发生器跳匝问题的分析及跳匝比的计算(英文)[J]. 周治伟,樊祥. 强激光与粒子束. 2011(05)
[10]静态下P-MFCG的不同形状电枢受力的仿真[J]. 李鹤,吕庆敖,李治源,陶青青. 微电机. 2011(03)
博士论文
[1]点环起爆多模成型装药机理研究[D]. 吴义锋.南京理工大学 2007
[2]提高脉冲电容器储能密度的新方法的研究[D]. 戴玲.华中科技大学 2005
[3]高速杆式弹丸的成形机理和设计技术[D]. 谭多望.中国工程物理研究院 2005
[4]脉冲强磁体分析设计的理论与实践[D]. 彭涛.华中科技大学 2005
[5]动态级联型螺线管爆磁压缩发生器研究[D]. 陈冬群.国防科学技术大学 2005
[6]聚能杆式侵彻体成型机理研究[D]. 黄正祥.南京理工大学 2003
[7]爆炸磁压缩发生器及其脉冲功率调制研究[D]. 杨汉武.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]PLZT反铁电材料[D]. 王洪杰.天津大学 2012
[2]金属化聚丙烯膜脉冲电容器过载特性研究[D]. 张天洋.国防科学技术大学 2011
[3]反铁电储能材料[D]. 张晓帅.天津大学 2008
[4]螺旋型爆磁压缩发生器运行特性及参数优化研究[D]. 张军.南京理工大学 2007
[5]爆磁压缩高功率脉冲形成及功率提升技术研究[D]. 张辉.南京理工大学 2007
[6]非核爆磁通压缩发生器数值模拟与实验研究[D]. 孔斌.南京理工大学 2007
[7]轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型和原理性实验研究[D]. 孙奇志.中国工程物理研究院北京研究生部 2002
本文编号：3561593
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 聚能装药战斗部
1.2.2 磁流体动力爆炸弹药
1.2.3 电脉冲发生源
1.2.4 爆磁压缩发生器
1.2.5 脉冲强磁体
1.2.6 研究现状的分析
1.3 本文的研究目的、思路及主要内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究思路
1.3.3 主要内容
2 磁爆加载过程的理论模型研究
2.1 磁爆加载的作用原理
2.2 磁爆加载的过程分析
2.3 磁爆加载过程的多物理场耦合理论模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 等效电路模型
2.3.3 磁场计算模型
2.3.4 磁动力加载模型
2.4 算例分析
2.5 本章小结
3 爆磁压缩发生器与强磁体的耦合研究
3.1 爆磁压缩发生器驱动负载的条件分析
3.1.1 爆磁压缩发生器的设计限制
3.1.2 爆磁压缩发生器的运行电路限制
3.2 不同结构强磁体的典型电路参数特点
3.2.1 强磁体结构类型
3.2.2 不同结构强磁体的典型电路参数分析
3.3 爆磁压缩发生器驱动两种结构强磁体的比较分析
3.4 典型电路参数对爆磁压缩发生器驱动的影响程度分析
3.4.1 分析条件设置
3.4.2 虚拟元件参数及计算结果
3.4.3 典型电参数影响程度分析
3.5 爆磁压缩发生器与不同结构强磁体的耦合研究
3.5.1 爆磁压缩发生器和强磁体结构
3.5.2 爆磁压缩发生器驱动强磁体的电流与磁场
3.5.3 结果分析
3.6 本章小结
4 强磁体对介质的加载成形研究
4.1 影响介质成形的因素分析
4.1.1 介质的材料影响
4.1.2 介质的结构影响
4.1.3 介质的加载模式影响
4.2 强磁体对薄壁管状介质的加载成形研究
4.2.1 主要元件结构
4.2.2 数值模型
4.2.3 计算结果及分析
4.2.4 验证试验
4.3 介质成形的能量转化效率分析
4.3.1 能量转化模式
4.3.2 能量转化效率的主要影响因素
4.3.3 介质成形的能量效率分析
4.4 本章小结
5 磁爆加载过程的系统仿真研究
5.1 主要元件结构
5.1.1 新结构爆磁压缩发生器
5.1.2 金属管状介质及其与强磁体的组合结构
5.2 电路仿真
5.2.1 电路模型及初始参数
5.2.2 爆磁压缩发生器的装药对驱动电路影响
5.2.3 固有磁通损耗系数对驱动电路的影响
5.2.4 爆磁压缩发生器初始电流优化
5.2.5 电容器组设置条件及计算总电流
5.3 磁场仿真
5.3.1 磁场仿真模型及参数
5.3.2 磁场及磁动力仿真结果
5.4 磁动力加载仿真
5.4.1 加载模型及材料参数
5.4.2 仿真结果及分析
5.5 本章小结
6 磁爆加载的相关试验研究
6.1 磁爆加载的原理试验研究
6.2 磁爆加载的模拟试验研究
6.2.1 主要设备
6.2.2 试验方法
6.2.3 结果与分析
6.2.4 小结
6.3 磁爆加载的实弹试验研究
6.3.1 简易罗氏线圈标定
6.3.2 爆磁压缩发生器加工
6.3.3 脉冲强磁体加工
6.3.4 全系统静态联调试验
6.3.5 实弹试验
6.3.6 小结
6.4 本章小结
7 结束语
7.1 主要研究成果
7.2 本文的创新点
7.3 有待进一步研究的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空脉冲电容器[J]. 李智威,林福昌,李化,陈耀红,吕霏,章妙,刘德. 强激光与粒子束. 2012(05)
[2]应用于脉冲功率系统的高储能密度电容器[J]. 李化,吕霏,林福昌,陈耀红,李智威,章妙,刘德. 强激光与粒子束. 2012(03)
[3]多层铁电陶瓷击穿分析及优化[J]. 王强,王文斗,谢龙,蒋吉昊,刘高旻. 强激光与粒子束. 2012(03)
[4]钙钛矿型Pb基反铁电储能材料研究进展[J]. 王瑶,邓元. 中国材料进展. 2011(09)
[5]铁电体换能器机械装置设计及其放电特性研究[J]. 顾林,张合,马少杰,张晓晶. 制造业自动化. 2011(17)
[6]应用于脉冲负载的蓄电池和超级电容器混合储能的研究[J]. 戴咏喜,徐冲,刘以建. 通信电源技术. 2011(04)
[7]高压脉冲电容器性能参数优选实验方法研究[J]. 韩克华,任西,周密,钱勇. 爆破器材. 2011(03)
[8]脉冲磁体中不锈钢筒对磁场的影响研究[J]. 彭涛,李亮. 核技术. 2011(06)
[9]对不同结构螺线管型爆磁压缩发生器跳匝问题的分析及跳匝比的计算(英文)[J]. 周治伟,樊祥. 强激光与粒子束. 2011(05)
[10]静态下P-MFCG的不同形状电枢受力的仿真[J]. 李鹤,吕庆敖,李治源,陶青青. 微电机. 2011(03)
博士论文
[1]点环起爆多模成型装药机理研究[D]. 吴义锋.南京理工大学 2007
[2]提高脉冲电容器储能密度的新方法的研究[D]. 戴玲.华中科技大学 2005
[3]高速杆式弹丸的成形机理和设计技术[D]. 谭多望.中国工程物理研究院 2005
[4]脉冲强磁体分析设计的理论与实践[D]. 彭涛.华中科技大学 2005
[5]动态级联型螺线管爆磁压缩发生器研究[D]. 陈冬群.国防科学技术大学 2005
[6]聚能杆式侵彻体成型机理研究[D]. 黄正祥.南京理工大学 2003
[7]爆炸磁压缩发生器及其脉冲功率调制研究[D]. 杨汉武.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]PLZT反铁电材料[D]. 王洪杰.天津大学 2012
[2]金属化聚丙烯膜脉冲电容器过载特性研究[D]. 张天洋.国防科学技术大学 2011
[3]反铁电储能材料[D]. 张晓帅.天津大学 2008
[4]螺旋型爆磁压缩发生器运行特性及参数优化研究[D]. 张军.南京理工大学 2007
[5]爆磁压缩高功率脉冲形成及功率提升技术研究[D]. 张辉.南京理工大学 2007
[6]非核爆磁通压缩发生器数值模拟与实验研究[D]. 孔斌.南京理工大学 2007
[7]轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型和原理性实验研究[D]. 孙奇志.中国工程物理研究院北京研究生部 2002
本文编号：3561593
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3561593.html
