同轴数字全息技术在高速射流粒子测量中的应用

讨论了数字全息的理论和数字全息在爆轰实验中的应用。在解决了系统分辨率、动态模糊、安全和防护、精确同步的基础上,使用数字全息技术获得了中心刻有锥形小孔的铝飞片在爆轰加载下的喷射物的全息图,并提供了该全息图的数字再现图像。在照相视场内喷射粒子的速度约2.7~4 km/s,粒子粒径从几微米至几十微米。     

高功率激光对激光同轴全息测量粒子场的影响

在激光同轴全息测量粒子场的实验中,经常使用的光学传像系统能起到扩大工作距离和调整测试系统空间分辨率的作用。但是在利用高功率脉冲激光作为照相光源时,经传像系统传像后的夫朗和费全息图上所记录的粒子中心出现了由暗纹变成亮纹的反常现象。产生这种现象是由于激光经传像系统实焦点处聚焦击穿空气产生等离子体,等离子体吸收物场的参考光,导致参考光无法到达干板上与物光产生干涉。针对此问题提出了对传像系统实焦点抽真空的方案,解决了该问题,得到了理想的全息图。     

基于数字粒子图像的细水雾全场速度测量

水文通过利用激光片光照明细水雾喷雾场和采用数字成像系统获取了喷雾粒子的运动轨迹图像，进而通过研制相应的图像处理和分析软件，重建了细水雾雾场粒子的速度分布，本方法是直接对流场中的粒子成像。因而测量时无需施加示踪粒子对数字成像系统的图像获取速度要求不高，且在图像数据的分析处理方面不像DPIV技术的互相关算法，对示踪粒子的数密度有一定的限制，因此，本方法可用于不宜添加示踪粒子或流场中粒子数密度较低的喷雾场或其它两相流场中粒子速度场的测量。     

记录介质的非线性响应对粒子场同轴全息再现像的影响

建立粒子场同轴全息非线性记录对再现像影响的数值模拟模型，模拟了不同形状粒子在非线性段记录时再现像。并通过实验验证了数值模拟模型，实验上得到非线性记录下不同形状粒子的再现像。     

一种适用于复杂加载状态下微喷射物质面密度测量的Asay膜方法

为了解决传统Asay膜方法不适用于复杂加卸载条件下微喷射物质面密度测量的问题,采用光子多普勒速度计（photonic Doppler velocimetry, PDV）测量微喷射物质速度结合传统Asay膜方法的膜速曲线发展了测试复杂加载条件下微喷射面密度的新方法。采用数值实验和轻气炮实验对新方法进行了分析和评估。针对3种典型微喷射物质速度分布情况,利用数值实验分析评估了实际应用场景下因PDV给出的微喷物速度偏离理论值对面密度测量的影响,通过对PDV给出的微喷物速度线性插值处理,可确保新方法与理论值测量偏差小于20%。通过轻气炮加载预置粉末样品实验对比评估了新方法和传统方法的测量效果,采用2种方法分别处理同一发实验数据,结果显示,新方法相较于传统Asay膜方法的测量偏差小于20%。     

基于SPH法的爆炸螺栓冲击特性研究

由于爆炸螺栓解锁过程具有瞬时性、变形大等特点,同时接触爆炸过程中交界面处介质阻抗相差 较大,因此基于计及材料强度的SPH 方法,在控制方程的粒子近似过程中将其转化为粒子密度及质量对物理 量近似过程影响较小的形式,建立了爆炸螺栓三维SPH 数值模型,分析了爆炸螺栓解锁过程中的冲击特性。 同时,通过与LS-DYNA软件的计算结果进行对比,验证了本文所建立数值模型的准确性和可靠性。     

腐蚀后铝自由表面微物质喷射实验研究

在40GPa压力下，采用压电石英传感技术,测量了腐蚀时间为1～7d的铅自由表面的微物质喷射。结果表明,微喷射量随着腐蚀时间的增加而增加．但腐蚀时间大于4d以后,微喷射量的增量减小。实验测量了粗糙度R2约为1．5和8．0μm样品表面的微物质喷射量．在腐蚀时间小于4d时，样品表面粗糙度Rz为8．0μm的微物质喷射量大．说明粗糙度对微喷射有影响。当铅的表面腐蚀4d以后．两种粗糙度的铅样品的微喷射量在实验误差范围内是一致的．说明此时的微物质喷射量只取决于腐蚀层的杂质和氧化物．而与表面原始粗糙度无关。     

煤粉与气体混合喷射两相流动的数值计算

本文用Euler-Lagrange型方程描述煤粉与气体混合喷射轴对称不定常两相流动,采用差分法计算了煤粉在气体场中不同时刻的位置、速度以及运动轨迹。以计算粒子模拟实际的煤粉粒子群并逐个编号。粒径按给定的煤粉粒度分布随机取值,每个计算粒子的运动状态各不相同。考虑气体场的湍流影响以及粒子之间的阻力耦合作用,采用分步显式差分格式进行计算。计算结果是合理的。并对无喷气时油滴喷射问题作了计算,与实验结果吻合较好。本文的计算方法可以推广到一般包含有弥散粒子或液滴两相流动的计算。     

微喷混合问题的初步研究

基于颗粒轨道模型,采用二元碰撞假设,在二维拉氏流体动力学程序上实现了气-粒两相混合程序的研制.使用气-粒两相混合程序对不同充气压力条件下的微喷混合问题进行了数值模拟,给出了喷射场随时间演化过程,计算结果与实验定性一致.     

气固射流加砂方式中颗粒速度场及浓度场的实验研究

将激光数字式粒子成像测速技术(DPIV)方法应用于砂尘环境实验中颗粒速度场及浓度场的实验研究,成功地对环境风洞中颗粒速度场及浓度分布进行了无干扰瞬态测量,实验结果较真实地反映了气固射流加砂方式中粒子速度场及浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为我国自行研制大型砂尘实验设备,确定加砂/尘方法及实验段参数等提供了依据。     

数字全息粒子图像测速技术(DHPIV)研究进展

全息粒子图像测速技术(DHPIV)是当前非常具有发展潜力的非定常三维流场测量技术,是一种具有点空间分辨力的三维空间三维速度场和时间历程的实验观测方法和技术. 本文介绍了该项技术(数字全息DH和粒子图像测速PIV)的发展背景和近20年来的研究进展,并介绍了已测得的非定常复杂流动的初步结果. 详细论述了DHPIV技术所面临的关键性问题和应用基础问题以及相应的进展:粒子空间场的重建与再现的空间分辨率问题、粒子定位或位移精度问题、信噪比和数字再现的光学与快速算法以及测量空间的扩展等问题.同时讨论了数字离轴全息等有关技术的潜力, 介绍了进一步的研究发展方向.      

阶跃信号电探针诊断爆轰加载下金属微喷现象

针对目前缺乏用于狭小测试空间复杂结构金属样品的微喷现象诊断技术的现状，探索使用阶跃信号电探针诊断爆轰加载下金属样品微喷现象的方法。设计阶跃信号电探针测试技术，开展仿真验证电探针在微喷物质导通下K+R_X模式的放电机理。在爆轰微喷实验中通过电探针信号观察到准连续状态微喷区及其存在的两种动作演化过程:阶梯放电曲线表征微喷物质随靠近后界面密度逐步增加，多次放电现象表征微喷物质从连续状态拉升变为离散状态。采用微射流模型描述准连续状态微喷区物质状态，通过电平曲线计算出被测物质等效电阻，再通过等效电阻计算微射流的等效尺寸，从而可描述准连续状态微喷区物质的密度。     

基于分数阶模型的牡蛎壳动力学特性研究

贝壳、牡蛎等天然材料因其轻质高强的力学特性在材料设计等领域受到了广泛的关注,但由于材料本身结构的复杂性,对其力学行为的研究十分困难。近年来,分数阶模型在研究材料的力学特性上取得了成功,相比传统模型,分数阶模型可以更好地表征复杂介质的应力或应变与时间的关系。因此,本文从波传播理论出发,以分数阶模型作为材料本构,得到了复杂介质的波传播控制方程。通过Laplace变换得到了控制方程的解析解,并通过Laplace数值逆变换分析了波的衰减对分数阶模型中参量的敏感性,讨论了不同于材料弹性、黏性的材料“惯性”特性。接着,基于解析解和多种实验测试信号,给出了得到分数阶模型参数的拟合式子。以牡蛎材料作为研究对象,利用CO₂脉冲激光器进行小试样的冲击加载、应用两点激光干涉测速系统(laser interferometer velocimetry system, VISAR)对表面粒子的速度进行测量,得到了4种密度下不同厚度的牡蛎壳试样的粒子速度时程曲线,再结合上述理论方法分析得到了牡蛎壳试样的Abel模型和分数阶Maxwell模型的参数,模型参数反映了牡蛎壳试样的细微观结构特征。结果...     

激光干涉测速技术

在材料的高压状态方程和动力学特性研究中,经常利用冲击波加载。这类实验需要高精度测量自由面速度,两种不同材料的界面速度及各种不同材料的粒子速度等。目前,世界上已有几十台激光干涉仪用于冲击波物理的研究,成功地测量了飞片速度,自由面速度,波后粒子速度及界面速度等。     

全场测速技术进展

速度场测量技术的研究在流体力学和空气动力学中具有极高的学术意义和实用价值．文中归纳介绍了近十多年来人们积极探索的各种全场测速新技术,特别是激光诱导荧光高速流场测试技术、二维粒子跟踪和粒子图象测试技术以及三维测速的最新进展      

爆轰波对碰加载下平面金属样品动载行为实验研究

进行冲击波对碰加载简易平面金属Sn和W样品实验,采用X射线照相和激光干涉测速系统进行联合诊断,给出了2种材料冲击波对碰区表面微喷及主体破碎物质的直观图像,研究了Sn和W样品对碰区动力学行为,并比较分析2种材料对碰区特征的异同,给出了定性物理解释,实验结果可为爆轰波对碰加载下材料动力学特性的理论研究提供数据支撑。     

激光全息干涉法测三维位移的误差分析

激光全息干涉法测三维位移,通常采用多张全息图法和单张全息图法。本文推导了这两种方法的测量误差计算公式。并应用这些公式对全息条纹三维读数仪作了较为详尽的误差分析。     

强脉冲激光束引起圆柱壳动屈曲破坏的理论估算

1 引言研究强激光对靶材破坏的机理,主要目的在于确定破坏阈值.高强度短脉冲激光束辐照靶材时,靶面物质由于汽化、电离向外喷射对靶材产生反冲冲量,高速冲击可能引起材料层裂等早期材料破坏效应以及由于大变形和大应变而产生的后期结构破坏效应,结构破坏阈值一般比材料破坏阈值低.本文先假设一均匀的强脉冲激光束辐照到铝材料的圆柱壳体时,壳体将受到一余弦分布的脉冲载荷,然后根据Andcrson 的假设认为壳体的变形达到某一临界值时,就会     

激波作用下液体喷射雾化的实验研究

液体在气流作用下的喷射抛撒过程是流体力学研究中令人感兴趣的重要领域,笔者采用改进后的激波管实现了激波作用下液体的喷射抛撒,并通过阴影照相和激光散射法分别对液体的抛撒状态和抛撒液滴的直径进行了测量,研究表明,在喷射过程中,流场中固定位置所测得的液滴Ｓａｒｔｅｒ平均直径随时间的发展而逐渐减小,在开始时时刻液滴直三小较快而最终渐趋平缓;在对不同抛撒距离雾化场的测量中发现,没位置测得的颗粒最大直 隧测得位     

改善再入通讯的化学减轻实验研究

化学减轻改善再入通讯是现实可行的技术途径,它是通过固体烧蚀和液体喷射的方法实现的。本文探讨化学减轻的机理和利用电弧风洞进行模拟实验研究的方法。实验是在H11DF电弧风洞中完成的,采用微波和探针两种诊断手段。通过大量实验确定了防热材料的烧蚀产物对流场电子密度和对电波传输的影响,以及喷射备种亲电子液体对流场电子密度的影响,为筛选防热材料及鉴定其性能提供依据。