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破甲弹爆炸准液态金属磁流体发电的高功率脉冲电源研究
结题报告
批准号:
51677192
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张万君
学科分类:
E0705.高电压与放电
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵凌志、刘洪甜、罗建华、王锋、王东军、杨军、杨军、吴晓颖、姚鎏、陈小强
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中文摘要
针对制约高能武器发展的高功率、小体积脉冲功率电源研发难题,依托单位与中科院电工所合作原创提出爆炸准液态金属磁流体发电(爆炸准LMMHD)技术,利用破甲弹爆炸驱动的准液态金属射流作为发电工质,穿过特殊设计的破甲弹鼻锥组件发电通道,切割磁力线,产生电能,具有体积小、瞬时功率大(百千瓦级以上),能量转化效率高等特点,易与破甲弹等武器结合,是电磁、激光等高能新概念攻击性武器的一种首选能源。. 项目依据磁流体动力学结合爆炸冲击动力学,构建爆炸准LMMHD系统数学模型,由显式动力学,理论分析控制不同破甲弹装药、药型罩材料和形状对金属射流电磁特性的影响;由不可压流体动力学,三维数值模拟与解析磁体发电通道的速度场、压力场、电场和磁场等多场耦合特性;由弹体气动特性,协同设计破甲弹药型罩与爆炸准LMMHD等发电组件,全面研究其发电的机理、性能参数影响因素及变化规律,并进行原理性实验验证
英文摘要
For the research problem of high power, small volume pulsed power supply of restricting the development of high-energy weapons, the explosion of quasi liquid metal MHD(explosion quasi LMMHD) generation technology is proposed ,based on the original cooperation of the unit and the Institute of Electrical Engineering of the Chinese Academy of Sciences. The quasi liquid metal jet driven by the HEAT's explosion is used as working fluid of power generation, through the HEAT nosecone assembly generation channel designed by high magnetic Reynolds number magnet, and then cut magnetic lines, generate electricity.It has the advantages of small volume, large instantaneous power (hundred kilowatt above), high energy conversion efficiency. It's easy to combine with HEAT and other weapons and is the preferred energy of the new concept of offensive weapons, such as electromagnetic weapons, laser weapons.. Based magnetic fluid dynamics, combined with the impact of the explosion kinetics, the explosion quasi LMMHD mathematical model is constructed. By explicit dynamics, theoretical analyses are conducted on how the electromagnetic characteristics of metal jet are influenced by different heat charge, liner material and shape; by The incompressible fluid dynamics, three dimensional numerical simulation and analysis are conducted on multi field coupling characteristics of velocity field , pressure field , electric field and magnetic field, etc. in magnet generator channel. By the Aerodynamic characteristics, HEAT liner and explosion quasi LMMHD and other power components are collaborative designed. A comprehensive study are conducted on its mechanism of power, performance parameters influencing factors and change rules, and the principle experiment is conducted to verify it.
针对信息化战争“第二核武器”,电磁脉冲弹等新概念高能武器,其核心供电技术,尤其小体积高功率的脉冲电源等亟待突破的技术难题,原创提出了爆炸准液态金属磁流体发电(爆炸准LMMHD)技术,利用破甲弹爆炸驱动准液态金属射流作为发电工质,穿过特殊设计的磁流体发电通道,切割磁力线,首创了爆炸准LMMHD发动机。.技术上,结合磁流体与爆炸冲击动力学,首创构建了爆炸准LMMHD发电技术研究体系,系统定义了发电概念、原理、技术及数学模型;由显式动力学,分析控制了不同聚能装药、药型罩材料和形状对金属射流成型的影响,给出并定义了可用于发电的准液态金属射流及其成型机理和方法;由不可压流体动力学,数值模拟与解析了磁体发电通道的速度场、压力场、电磁场等多场耦合特性,得到了发电通道内电磁场和流场的空间变化规律;由弹体气动特性,协同设计研制了爆炸准LMMHD发电机等组部件,全面研究了发电机理、性能参数影响因素及变化规律,开展了发电原理性试验验证,获得了发电原理样机输出功率为86.5kW。. 与世界先进的LMMHD发电技术相比,降低了结构、材料性能、密封等要求,结构简单,同步资源化利用了炸药能源,具有体积小、瞬时功率大(百千瓦级以上),能量转化效率高等特点,为开创爆炸聚能磁流体发电技术研究领域奠定了理论基础。.应用上,易与破甲弹等聚能弹药结合,可广泛配置于反坦克导弹、火箭弹、子母弹等弹药系统进行同步弹载发电,研发既有破甲毁伤又有高能武器毁伤等的多功能弹药武器,也可单独成为电磁、激光、微波等高能攻击性武器的首选能源。.可见,首创的爆炸准LMMHD发电技术,不仅大大提升了高功率脉冲电源方面的研究实力,更增进了我国在LMMHD发电方面的领先地位,促进了爆炸与冲击动力学在磁流体发电等方面融合研究发展,探索出了一条突破解决高能新概念武器脉冲电源的新契机,亦是高能武器供电及先进MHD技术推动的必然。
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:10.14077/j.issn.1007-7812.2017.05.019
发表时间:2017
期刊:火炸药学报
影响因子:--
作者:张万君;李国辉;王凯琳;吴晓颖
通讯作者:吴晓颖
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Journal of Beijing Instituteof Technology
影响因子:--
作者:zhangwanjun;Liguohui;Wuxiaoying;Wangkailin
通讯作者:Wangkailin
Safety Assessment of Shooting Test by Deep Learning Neural Networks
深度学习神经网络射击测试安全评估
DOI:--
发表时间:2020
期刊:Journal of Computer
影响因子:--
作者:Song Chao;Jia Yi Zhuo;Wang Dongjun;Liu Hongtian;Cao Yang
通讯作者:Cao Yang
DOI:--
发表时间:2017
期刊:信息通信
影响因子:--
作者:张万君;李国辉;王凯琳;肖自强
通讯作者:肖自强
DOI:--
发表时间:2017
期刊:装甲兵工程学院学报
影响因子:--
作者:张万君;李静阳;吴晓颖;李国辉;鲁益麟
通讯作者:鲁益麟
火炸药聚能磁流体发电的高功率脉冲特种能源技术
导弹微动特性的多分辨局瞬信号解析提取及其应用
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