风云四号闪电成像仪聚类算法的参数化方案

风云四号静止卫星(FY-4)上携带的闪电成像仪(LMI,lightning mapping imager)可以很好地实时监测对流层的闪电活动情况,但由于目前公开的1 min事件产品(event)并不对应于一次次的闪电(flash),因此需要进行"聚类",也就是将事件产品(event)转化为闪电(flash)数据。为了得到适合LMI的闪电聚类算法,本文选取了LMI空间像元分辨率不同的两个典型区域,一个是像元分辨率约为8 km的西南地区(东经,北纬),另一个是像元分辨率约为12 km的东北地区(东经,北纬),分析这两个区域的聚类参数化方案。研究发现,尽管两个典型区域的像元分辨率不同,但他们在事件到组的聚类算法中,可以选取同样的时间间隔(2 ms)和空间间隔(相邻格点)参数化;在组到闪电的聚类算法中,两个典型区域的时间参数化可以是相同的(330 ms),但空间参数有较大差异,在西南区域,空间间隔可以选取16. 5 km,在东北区域,空间间隔应该选取为26 km。     

螺旋线圈电磁炮中一种新型弹丸的受力仿真分析

基于Ansoft电磁场有限元分析软件,建立了一种新型线圈炮的二维仿真模型,其弹丸设计为在铜线圈内置一块圆柱形铸铁。对不同材质弹丸在发射管内的磁场分布和弹丸受力与位置、电流大小的关系进行了仿真计算。结果表明,线圈-磁阻复合型弹丸受的加速力较大,而且在同一条件下只需小电流就可获得较大的加速力。仿真结果为HCEL结构的进一步设计提供了参数支持。     

螺旋线圈炮换向过程中的能量损失

从弹丸加速过程中炮系统的反向电压和单匝换向的互感储能变化2个不同角度研究了螺旋线圈电磁发射器（HCEL）的能量转化和损失问题。结果表明：恒流模式下HCEL加速弹丸的动能等于换向过程中损失的电磁能,单匝换向过程中损失的磁能为驱动线圈通电部分前端接通电流匝增加的磁能与其尾部断开匝的剩余磁能之差。     

线圈型电磁发射器换向过程分析

定量地分析了线圈型电磁发射器换向过程中能量的转化及转移,并利用Ansoft电磁场有限元分析软件对换向过程进行了仿真计算,得到以下结论：①换向过程中,驱动线圈层数固定时,增大弹丸线圈层数会提高发射器能量转换效率;②弹丸线圈层数固定时,驱动线圈层数增大会在一定程度上降低发射器能量转换效率;③当驱动线圈与弹丸线圈层数较大时,换向之后储存在炮管线圈中的巨大能量会在炮口处以炮口电弧的形式释放。     

封装螺旋线圈发射器的瞬态仿真

根据线圈炮的结构特点和发射过程,建立了二维瞬态有限元仿真模型,分析了不同封装材料和结构对发射的影响,与不同时刻的磁场分布规律。结果表明,发射过程中导体封装体内产生感应涡流,会降低弹丸的出口速度,且对电磁场的屏蔽效果不理想。而导磁的非良导体材料封装对炮的主磁场有加强作用,能提高弹丸的炮口速度,且电磁屏蔽效果良好。当导磁材料封装的厚度增加时,可以更好地增强磁场,弹丸炮口速度增加,且电磁屏蔽效果更好。为了得到更高的弹丸炮口速度并更好地屏蔽电磁场,在减小封装与驱动线圈间距并增加封装厚度的情况下,使用高磁导率的硅钢片制作封装,硅钢片的厚度应该尽量小从而削弱涡流效应。     

螺旋线圈电磁发射器径向受力仿真与电枢设计

通过数值仿真,根据螺旋线圈电磁发射器(HCEL)驱动线圈的径向磁场分布,提出一种"D"形截面电枢并确定其最佳受力位置.计算表明,相同线度的"D"形电枢比矩形电枢加速度更大,即在炮长(弹丸加速长度)相同的情况下,"D"形电枢比矩形电枢具有更高的出口速度.以"D"形电枢为例,分析了弹丸线圈与驱动线圈上的轴向、径向受力分布....     

螺旋线圈型电磁发射器有限元动态数值仿真

基于有限元方法,对螺旋线圈型电磁发射器的动态发射过程进行了数值分析。螺旋线圈型电磁发射器弹丸可采用线圈弹丸和铁磁弹丸,对比分析了两种弹丸运动过程中受力和速度随时间的变化关系。     

螺旋线圈电磁炮驱动线圈的应力及其影响因素

基于Ansoft-Maxwell有限元分析软件,建立了磁阻型螺旋线圈电磁发射装置的3D仿真模型,分析了此种发射装置的三维应力场问题,在导轨材料、求解器、求解精度等保持不变的情况下,通过单独改变某一参数,得到了电枢与驱动线圈的相对位置、电流大小、电枢尺寸、驱动线圈尺寸等参数与其驱动线圈所受应力之间的关系。分析结果表明,弹丸与线圈存在一个最佳位置,在这一位置驱动线圈所受的应力最小;驱动线圈应力与电流的平方成正比;最大应力随着电枢长度的增加先是逐渐减小,然后逐渐增大,存在一个最佳电枢长度使应力最小;同质量铁磁质弹丸,弹丸长径比约为1时,驱动线圈应力达到最小值。最大应力随线圈长度(通电线圈匝数)增加而减小,但减速逐渐变缓;最大应力随线圈内径的增加逐渐增加。