基于深度算子网络的电磁轨道发射速度趋肤效应的快速计算方法

作     者：魏蓉 陈锦培 仲林林 

作者机构：东南大学电气工程学院 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(92066106) 江苏省基础研究计划自然科学基金(BK20231427) 东南大学“至善青年学者”支持计划(中央高校基本科研业务费)(2242022R40022) 国家级大学生创新创业训练计划(202210286099Z)资助项目 

主　　题：电磁轨道发射 速度趋肤效应 深度算子网络 数据驱动 

摘      要：速度趋肤效应是影响电磁轨道发射性能的重要因素，数值计算是研究该效应的重要手段。然而，基于有限差分、有限元和有限体积法的传统数值算法，难以满足电磁轨道发射实时模拟和数字孪生场景下对速度趋肤效应的快速计算需求。为此，该文提出一种基于深度算子网络（DeepONet）的电磁轨道发射速度趋肤效应快速计算方法。首先，基于传统有限元法求解获得不同速度和电流条件下轨道区域内的磁感应强度，构建训练数据集；其次，构建非堆叠型深度算子网络，包含分支网络和主干网络，分别用于对变化参数和时空坐标进行编码，并将电枢和导轨的磁感应强度数据输入网络中进行训练；最后，通过对比不同速度和电流条件下有限元法和深度算子网络获得的结果，验证深度算子网络方法的有效性。算例实验结果表明，以有限元法的结果为基准，基于深度算子网络的电磁轨道发射模型在训练条件区间内的相对L2误差为0.43%，在训练条件区间外的相对L2误差为0.74%，平均预测时长为0.865 s，验证了所提方法的准确性和实时性。