王刚华，谢 龙，赵海龙，阚明先，肖 波，何 勇，宋盛义

（中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳 621999）

现代先进兵器对弹丸速度的要求越来越高，弹丸超高速发射是增大射程、缩短飞行时间的重要前提，是未来战场取得优势的保证。然而，传统火炮受限于火药气体的膨胀声速，发射速度很难超过2 km/s[1]。电磁发射技术在发射潜力上能满足超高速发射的需求，在原理上不存在声速限制，是各军事强国重点关注的未来武器技术路线之一[2-6]。为了提升弹丸初速和发射效率，近年来，针对电枢与轨道的作用机理开展了大量研究，如电枢性能、电枢与导轨的接触问题和匹配性能等[7-12]。串联增强型轨道设计是在固有储能条件下提高弹丸初速和发射效率的一种有效途径。这种设计方案通过电路串联电流提高了电枢上的磁场强度，从而提高了发射能力，后来Lü等将这一技术发展到了多匝串联并列轨道炮[13-14]。

模拟分析电磁发射过程中电枢/轨道上的电磁场演化对于优化和改进轨道、电枢设计极为重要，是控制轨道、电枢温升、电枢转捩的主要依据。很多学者通过静磁场或时谐分析获得了许多有价值的结论[15-17]，但是更好地模拟磁场演化需要瞬态分析。因为电磁轨道炮问题的三维有限元模拟是一个复杂的多场耦合的大型问题，它对于计算机资源（内存、CPU 时间）的耗费很高。电磁轨道炮的发射过程中，轨道长度在米的量级，而电枢尺寸上的细微结构往往不到1 mm，而且，电磁场在这些地方的分布非常重要，这就使得计算网格规模十分庞大，即使使用自适应网格技术也很难完成全过程电磁场演化模拟。……