摘要：该文围绕大能量武器系统连续发射的热管理需求,开展轨道内部流道的优化设计研究。该文基于结构拓扑优化方法,以最小化轨道膛内表面温度为优化目标,同时约束轨道在发射力作用下的应力与形变,构建冷却流道的拓扑优化数学模型。以典型发射结构为研究对象开展流道拓扑优化设计,优化冷却流道呈椭圆形截面,并集中分布在轨道膛内表面和底面附近。与具有常规圆柱形流道的基准轨道相比,在保持轨道形变和应力基本一致的情况下,优化轨道的截面最高温度降低13%、截面平均温度降低9%,验证该文提出的武器系统轨道冷却流道拓扑优化设计方法的正确性和有效性。

摘要：为了解决电磁轨道发射器在实际应用中遇到的高热量积累问题,需要对轨道进行冷却。基于多物理场耦合仿真平台Comsol Multiphysics,从轨道结构特性和电气特性两个方面进行分析,提出了在轨道内部设置冷却管道的基本规律。建立发射器的电磁场和结构场耦合模型,利用有限元法对预紧力和电动力作用下的轨道响应进行数值计算。仿真结果表明,设置冷却管道会对轨道造成材料损失,进而影响轨道性能,冷却管道应当尽可能远离肩部与枢-轨接触面连接处,并提出了冷却管道位于轨道不同位置时,轨道的形变规律和电感梯度变化规律,为轨道热管理冷却管道的设置方案提供了理论依据。