شبیه سازی سه بعدی حرکت آرمیچر در پرتاب کننده های الکترومغناطیسی ریلی به روش اجزای محدود

در اکثر قریب به اتفاق تحقیقات پیشین انجام شده برروی پرتاب کننده های الکترومغناطیسی ریلی، یا مطالعه ی دو بعدی از طریق شبیه سازی به روش اجزاء محدود صورت گرفته است؛ و یا در صورت مطالعه ی سه بعدی، حرکت آرمیچر و پرتابه به طور همزمان در نظر گرفته نشده است. با توجه به اهمیت موضوع و لزوم مطالعه دقیق رفتار این نوع از پرتاب کننده های الکترومغناطیسی، در این مقاله شبیه سازی ها و مطالعات به صورت کاملا سه بعدی و همراه با درنظرگیری حرکت آرمیچر انجام شده است. در این مقاله، دو پرتابگر الکترومغناطیسی ریلی با آرمیچر جامد، که دارای هندسه و ابعاد مختلف می باشند، به صورت کاملا سه بعدی و همراه با حرکت آرمیچر، شبیه سازی و تحلیل شده و از منظر کمیت های فیزیکی مختلف با یکدیگر مقایسه می گردند. کمیت های اساسی در پرتابگرهای الکترومغناطیسی ریلی شامل توزیع چگالی جریان الکتریکی، توزیع چگالی شار مغناطیسی، گرادیان اندوکتانس، نیرو و فشار وارد بر آرمیچر و ریل ها، سرعت دهانه و توزیع حرارت می باشند که با تغییر هندسه و ابعاد ریلگان این کمیت ها نیز دستخوش تغییر می شوند. در شبیه سازی ها از نرم افزار قدرتمند COMSOL Multiphysics استفاده شده است که دارای توانایی حل مسائل درگیر با چند پدیده فیزیکی مختلف، به روش تحلیل اجزای محدود (FEM) می باشد. درنهایت، با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی ها، تحلیل و مقایسه های لازم صورت گرفته و برتری نسبی هریک از ساختارهای تحت مطالعه، از منظر کمیت های فوق الذکر ارائه شده است.

کلیدواژه ها:

پرتاب کننده الکترومغناطیسی (EML) ، ریلگان ، روش اجزای محدود (FEM) ، گرادیان اندوکتانس