辐射在填充介质管中输运的理论研究

辐射输运的研究有重要的科学和实用的意义。辐射波的传输过程分为两个阶段，当介质受到较强的辐射辐照时，首先是超声速辐射热波在常密度介质中的传播。与此同时，受热介质压力升高发生膨胀，产生向内传播的冲击波和稀疏波。随着受热介质的质量增加，辐射热波的速度下降，冲击波和稀疏波赶上并超过它，形成亚声速传播的辐射烧蚀波。这是均匀介质中的一维热传导模型的描述，它的应用受到许多限制。辐射在填充介质金管中的传输，由于涉及高z金属管壁对辐射的改造，属于非均匀介质中的输运问题。它涉及辐射在填充介质传输过程中的吸收和再发射，以及管壁吸收和再发射。当输运介质为光性薄时，外加的辐射源可到达波头加热冷介质。当输运介质为光性厚时，辐射在到达波头前多次被吸收和再发射，辐射被输运介质改造。加上输运管后，管壁会吸收辐射，吸收的一部分能量经管壁改造后再发射到介质中，影响输运。因而辐射在填充介质管中输运计算是复杂的二维计算。     

神光Ⅱ装置x射线辐射在低密度CH泡沫中的超声速传播实验研究

在“神光Ⅱ”的三倍频装置上进行实验，利用北四路激光注入半腔靶后接不同密度、不同厚度的CH（C₆6H₁₂，聚4甲基1戊烯）发泡材料，研究x射线辐射在低密度CH泡沫中的超声速传播问题，对x射线辐射的多个能点（80,250和400eV）的传播时间、传播速度、输运管壁收缩过程、时间能谱和辐射温度等进行了测量，获得了10倍的超声速传输的速度，并采用辐射输运“漏水管模型”对实验结果进行了简要分析，结果基本相符 . 关键词： 辐射输运 超声速热波 CH发泡     

X光辐射在泡沫介质中超声速传输研究进展

X光辐射输运过程通过光子的发射与吸收使能量在介质内进行再分配,而光子的辐射和吸收过程对从介质内出射的能谱产生十分显著的影响。辐射输运由积分-微分方程来描述,得到它的解极其困难,这是因为此方程依赖于局域和非局域的条件。当外加的非局域的X光辐射场作用在介质上一个强的X光辐射能流时,介质的局域温度和密度将影响X光的吸收和发射。本文将对辐射输运的方程和基本理论进行阐述,并对辐射超声速传输的实验结果进行评述。首先,介绍辐射在介质中的传输的理论基础以及简化分析模型;其次,对辐射在介质中扩散超声速输运进行解析分析,我们首次导出辐射的超声速传输条件下的辐射能流与物质能流之比与马赫数和光学厚度的定量关系;最后,介绍国外的主要实验结果,同时也给出我们近期的研究结果。我们的实验结果表明,不同能区的光子因辐射不透明度不同使得在介质中的传播时间不同,并且实验测出光学厚度。     

X光辐射在泡沫介质中超声速传输研究进展

X光辐射输运过程通过光子的发射与吸收使能量在介质内进行再分配,而光子的辐射和吸收过程对从介质内出射的能谱产生十分显著的影响。辐射输运由积分-微分方程来描述,得到它的解极其困难,这是因为此方程依赖于局域和非局域的条件。当外加的非局域的X光辐射场作用在介质上一个强的X光辐射能流时,介质的局域温度和密度将影响X光的吸收和发射。本文将对辐射输运的方程和基本理论进行阐述,并对辐射超声速传输的实验结果进行评述。首先,介绍辐射在介质中的传输的理论基础以及简化分析模型;其次,对辐射在介质中扩散超声速输运进行解析分析,我们首次导出辐射的超声速传输条件下的辐射能流与物质能流之比与马赫数和光学厚度的定量关系;最后,介绍国外的主要实验结果,同时也给出我们近期的研究结果。我们的实验结果表明,不同能区的光子因辐射不透明度不同使得在介质中的传播时间不同,并且实验测出光学厚度。     

在低密度介质中的辐射传输实验

辐射在介质中的传输方程是十分复杂的，即使用数值求解也十分困难，由于吸收和发射系数与辐射场互相耦合，所以解辐射传输方程和速率方程需要迭代才行。在一些近似条件下，可以使问题简化，如果等离子体是光性厚的，那么扩散近似条件是实用的。另外当辐射传播速度比声速大得多的时候，物质来不及运动，物质中的压力也来不及拉平，而热量是沿着不动的物质流散的，辐射可以近似为在密度不随时间改变的介质中的传输。所以如果辐射在光性厚等离子体中的传输时，传输问题可以大为简化。     

在Ne的第一共振态以下通过四波和频产生可调谐VUV相干辐射

利用一台染料激光器的输出作为基波，通过非共振四波和频过程在Ne的第一共振态以下产生了116.6—119.2nm的可调谐VUV相干辐射．这是利用低阶的非线性光学过程在Ne的正色散区产生可调谐的VUV相干辐射．由于在这一波段Ne的色散很小，使得四波和频过程具有较高的转换效率．实验观察到在较小介质密度下，四波和频信号与介质密度的平方成正比．如果提高Ne的介质密度，估计和频过程的转换效率可以提高两个数量级 关键词：     

稠密颗粒介质热辐射传输特性的边界效应

稠密颗粒介质在自然界和工业生产中广泛存在。在高温条件下，辐射对传热过程有十分重要的影响，并且在实际工程应用中，边界的作用不可忽略。本文采用辐射传递函数(RDF)作为表征体系内辐射换热的特性参数，它是辐射传递因子(RD)从离散尺度到连续尺度的扩展，不仅包含几何信息还包含辐射能量信息。因此它可以完全表征体系中的辐射换热，从而有助于直观地分析边界对颗粒热辐射传输特性(以RDF分布进行表征)的影响。分析了在靠近反射性边界时颗粒填充率和颗粒表面发射率对颗粒热辐射传输的影响，结果表明，边界对于由RDF表征的系统内颗粒热辐射传输有重要影响，颗粒填充率和颗粒表面发射率对该影响具有调节作用。研究结果有助于深入理解稠密颗粒介质中的热辐射传输机制。     

辐射烧蚀铝箔数值模拟研究

 利用一维多群辐射输运程序RDMG数值模拟神光II条件下辐射烧蚀铝箔的实验研究,详细描述了X光在铝箔中的辐射输运过程,清楚地显示了辐射热波在铝箔中的传播,给出铝等离子体温度密度的时空分布、铝箔背面出射的X光能谱及出射X光各能区能流随时间的变化,分析出射X光的能区对测量结果的影响,对神光II条件下辐射烧蚀铝箔的厚度范围进行初步的探讨。数值结果与实验结果相吻合。     

充中性气体相对论返波振荡器的粒子模拟研究

 用PIC粒子模拟方法研究了充中性气体相对论返波管的物理机制，成功模拟了电子束碰撞充入返波管中的中性气体电离产生等离子体的过程，在电子束传输的路径上形成离子通道，有效中和电子束径向空间电荷力，有利于电子束的传输及束波相互作用产生微波。增加中性气体密度，返波管的输出频率明显上移，其辐射的功率和效率比相同的真空器件也有明显的提高。     

加载异向介质非辐射介质波导中的慢波传输及应用

将开口谐振环作为加载单元,分析了含有开口谐振环结构非辐射介质波导的新型传输特性.由于异向介质的双各向异性效应,纵剖面磁波型和纵剖面电波型在此新型非辐射介质波导中的传输速度能够减慢,甚至达到零速度.对于波导中的能量关系也进行了分析,研究表明,在一定情况下,慢波传输将引起功率流动的增强.这些特性使得此新型非辐射介质波导更能满足小型化的设计要求. 关键词： 开口谐振环 异向介质 非辐射介质波导 慢波传输     

CH薄膜非平衡辐射烧蚀的特性

 用一维多群辐射输运流体力学RDMG程序数值模拟研究了在神光-II黑腔辐射源条件下，非平衡辐射烧蚀CH薄膜的过程，给出了与平衡辐射烧蚀不同的烧蚀图像，得到了非平衡辐射烧蚀相关的数值定律。     

微波加热和粉碎电磁波加热的区别

微波加热过程主要利用微波的波动性,在加热过程中伴随着趋肤效应.粉碎电磁波加热过程主要利用电磁波的粒子性,在加热过程中的趋肤效应变得很小,同时粒子穿透过程变得很强.在实验过程中还发现有电子浓度起伏的金属表面而会使周围空气温度降低的电子致冷现象.     

Laser pulse heating of steel surface and flexural wave analysis

Laser gas-assisted material processing finds wide application in industry. The modelling of heating, elastic response of the substrate material, and the wave analysis gives insight into the laser workpiece interaction. In the present study, laser gas-assisted heating of steel is considered. The normal component of the thermal stress is taken as the source of load for the flexural wave generation in the material. The flexural wave generated is simulated and the wave characteristics are analyzed at four locations at the workpiece surface. The numerical scheme employing a control volume approach is introduced when solving the governing equations of flow and heat transfer while finite element and spectran element methods are used when solving the stress and wave equations. It is found that the normal component of the stress is tensile. The dispersion effect of the workpiece material, interference of the reflected beam, and partial overlapping of second mode of the travelling wave enable to identify a unique pattern in the travelling wave in the substrate.     

The theory of interaction between wave and basic flow

This paper investigates the interaction between transient wave and non-stationary and non-conservative basic flow. An interaction equation is derived from the zonally symmetric and non-hydrostatic primitive equations in Cartesian coordinates by using the Momentum-Casimir method. In the derivation, it is assumed that the transient disturbances satisfy the linear perturbation equations and the basic states are non-conservative and slowly vary in time and space. The diabatic heating composed of basic-state heating and perturbation heating is also introduced. Since the theory of wave-flow interaction is constructed in non-hydrostatic and ageostrophic dynamical framework, it is applicable to diagnosing the interaction between the meso-scale convective system in front and the background flow.
It follows from the local interaction equation that the local tendency of pseudomomentum wave-activity density depends on the combination of the perturbation flux divergence second-order in disturbance amplitude, the local change of basic-state pseudomomentum density, the basic-state flux divergence and the forcing effect of diabatic heating. Furthermore, the tendency of pseudomomentum wave-activity density is opposite to that of basic-state pseudomomentum density. The globally integrated basic-state pseudomomentum equation and wave-activity equation reveal that the global development of basic-state pseudomomentum is only dominated by the basic-state diabatic heating while it is the forcing effect of total diabatic heating from which the global evolution of pseudomomentum wave activity results. Therefore, the interaction between the transient wave and the non-stationary and non-conservative basic flow is realized in virtue of the basic-state diabatic heating.     

低频Alfvén波多波相干加热粒子模拟

采用粒子模拟方法,考察多支沿背景磁场方向传播的低频Alfvén波对磁化等离子体的加热过程,研究不同频率的多支低频Alfvén波相干加热.结果表明可以通过调整波的频率比实现对非共振加热过程和随机加热过程这两个阶段的强化.符合相干共振条件的多波加热会强化低频Alfvén波对粒子拾取,进而强化非共振加热,明显提高加热效率.在多波加热的过程中,如果多支波之间的频率差足够小,则多波在调制过程中会形成波包.波包的出现标志着粒子各向异性的强化,从而提升随机加热效率.     

地板采暖传热过程分析

本文利用数值方法分析了地板采暖的传热特性,以及楼板结构对埋管散热的影响和热量的分配情况,给出了计算埋管传热系数公式和热媒在流动过程中温度分布公式.计算表明,楼板结构、材料、埋管间距等因素对埋管传热有较大的影响,地板采暖不宜铺地毯或采用木地板.     

影响产生均匀等离子体状态的几个因素

 用数值模拟方法研究利用辐射加热来产生均匀等离子体状态,它可被用来测量元素的辐射不透明度,校验辐射不透明度理论。研究了在辐射加热铁的“三明治”型靶时影响生成均匀等离子体状态的几个重要因素（样品厚度、CH膜厚度和辐射源）所起的作用，研究发现，当铁等离子体通过热传导达到均匀状态时，其尺度必须与此时的传热距离相当，从而定出铁样品的厚度；低Z介质CH膜对铁等离子体有明显的箍束作用，调整CH膜的厚度可以调节所产生的等离子体状态；调整不同方向上的CH膜厚度，可以控制铁等离子体的膨胀方向，使它尽可能地达到一维膨胀，使得反推出的等离子体密度可以更加准确；样品的种类、厚度以及外面的低Z介质厚度决定了在某时刻能获得的等离子体状态，以及为产生此等离子体状态所需的最低辐射能。     

加热方式对真空冷冻干燥过程的影响

以平板状饱和牛肉为对象，对不同供热方法下冷冻干燥过程的传热传质进行了数值计算与实验研究，分析比较了表面加热与微波加热两种供热方式对冻干过程的影响，为冻干过程中供热方式的选择提供了理论依据及分析方法。     

X射线烧蚀泡沫-固体靶增压机理研究

X射线烧蚀泡沫-固体靶时界面失配会使得泡沫与固体靶中压力增加, 这一现象可用于研究高压下物质的状态方程. 本文以CH泡沫-Al固体靶为例, 研究了X射线烧蚀双层靶时的增压现象. 提出仅当泡沫中有冲击波产生时, 在固体靶中才会有增压现象出现. 文中基于冲击波强波近似, 理论分析了冲击波过界面情况与冲击波、稀疏波作用过程, 得到增压倍数与材料密度, 多方气体指数的近似表达式. 同时表明固体靶中增压产生的冲击波为高压脉冲, 会被紧跟热波的稀疏波追赶并稀疏. MULTI一维计算结果验证了该结论.