Pillow飞片气炮加载实验的数值模拟研究

 采用多介质弹塑性流体动力学计算方法,研制了适用于复杂加载的Lagrange计算程序MLEP,对劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory,LLNL）19层和冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室（Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics,LSD）设计的29层Mg-Cu体系Pillow密度梯度飞片气炮加载实验过程进行了数值模拟和比较,获得的速度剖面计算结果与实验测试结果吻合一致,验证了流体动力学计算方法、不同材料体系混合模型以及计算程序的有效性和实用性,为进一步开展可控路径的复杂加载实验研究奠定了基础。     

Ti-Cu-W体系Pillow飞片加载铋熔化再凝固过程计算分析

采用数值计算设计了Ti-Cu-W材料体系Pillow飞片,实现金属铋样品的冲击加载和准等熵加载,并通过实验研究铋的冲击熔化再凝固这一复杂的物理过程,实验获得的速度波剖面结果与数值模拟结果基本一致。还建立了金属铋的包含5个固相和1个液相的完全物态方程,计算相图的三相点以及高压区的Hugoniot线与实验数据吻合较好,计算还获得了冲击加载再凝固实验中的温度信息和相变信息。通过计算分析和对实验数据的解读,认为Ti-Cu-W材料体系Pillow飞片加载可以用于铋的冲击熔化再凝固复杂物理过程研究,为实验探索研究建立了适用的研究方法和有效的技术手段。     

磁驱动飞片的三维数值模拟及分析

磁驱动准等熵加载和超高速飞片发射是一种全新的冲击动力学和高能量密度物理实验加载技术。利用三维磁流体动力学软件,模拟了磁驱动飞片的物理过程,计算得到的飞片自由面速度与实验结果符合较好。通过计算飞片横断面的温度、密度和磁场分布,得到了加载过程中磁扩散速度和飞片的剩余厚度。飞片加载过程中飞片边缘的卷曲变形严重,分析认为是由电流和磁场分布的不均匀导致飞片边侧受斜上方较大的加载力所致,并且电流分布的不均匀是主要因素。实验设计时,可利用极板构型的变化调节加载面的电流分布,从而提高飞片的平面性,减小边侧的卷曲变形。     

利用多层阻抗梯度飞片产生准等熵压缩的理论解析

基于冲击波理论对多层阻抗梯度飞片击靶过程波系的相互作用做了理论分析，计算表明在多层阻抗梯度飞片的撞击下，样品的压缩线是一组通过不同初始状态点的冲击压缩线的连线, 它位于冲击压缩(hugoniot)线与等熵压缩线之间. 所以通过飞片层数的设计,可获得介于冲击压缩线与等熵线之间的任意状态点,这就为以后偏冲击压缩(off-hugoniot)状态方程的实验研究提供了理论参考. 实验测量的样品/窗口界面速度与理论计算的一致性支持上述结论的可靠性与准确性. 关键词： 准等熵压缩 多层阻抗梯度飞片 理论解析     

无氧铜的准等熵压缩性

 利用递变冲击阻抗材料叠合而成的组合飞片，在二级轻气炮上对无氧铜进行了准等熵压缩性测量，加载时间约达1 μs。用激光速度干涉仪连续记录了不同厚度处无氧铜样品自由面速度随时间的变化过程，并通过拉格朗日波分析技术计算得到40 GPa下的准等熵的应力-应变曲线。结果表明：在低应力区，无氧铜的准等熵压缩线位于冲击绝热线之上；到32 GPa以上，准等熵压缩线才回落到冲击绝热线之下。这个现象与Barker、Chhabildas等对铝与钨的实测现象是一致的，它表明：在低应力区，材料的冲击强化效应与加载速率密切相关。     

电磁驱动45钢准等熵压缩的实验研究

在已有的众多准等熵加载技术中,磁驱动准等熵加载技术具有准等熵程度高、压力范围大、实验材料种类多、效费比高等特点。利用中物院流体物理研究所建成的磁驱动准等熵压缩和高速飞片实验装置CQ-1.5(最高加载压力为50GPa),成功开展了45钢的准等熵压缩实验,对装置的主要参数进行了介绍;利用激光干涉测试系统DPS获得了45钢飞片的自由面速度历史,通过反积分处理给出了材料准等熵压缩的p-V关系。通过分析实验数据,获得了45钢3种形式的等熵方程的参数。实验获得的最高等熵压力为47.5GPa。     

梯度飞片材料的波阻抗分布设计与优化

建立起了梯度飞片击靶的理论模型，对具有不同波阻抗分布特征的W-Mo-Ti体系梯度飞片的 击靶过程进行了数值模拟计算.结果表明，梯度飞片对靶产生的压缩是逐步进行的，靶板的 自由面速度也是逐渐提高的，准等熵压缩过程的加载速率远低于传统冲击压缩.为获得较好 的准等熵压缩效果，梯度飞片的波阻抗分布应遵循随厚度变化的二次至三次幂函数关系，并 且靶板厚度必须与梯度飞片的击靶速度等相匹配. 关键词： 梯度飞片材料 波阻抗分布 准等熵压缩     

准等熵压缩的数值模拟研究

 就阻抗递变的多层组合飞片对靶样品的冲击压缩过程进行了一维平面应变数值模拟计算,其中,等熵线采用逐步递推法计算。以水和钽为靶的计算结果显示,这种多层组合飞片对水和钽均产生了很好的准等熵压缩效果。其中,对水的计算结果与国外文献报道的结果一致;计算的钽/氟化锂窗口界面速度历史与实验结果十分吻合。因此,用适当匹配的多层组合飞片对靶样品产生准等熵压缩是可行的,提出的准等熵压缩的数值模拟方法是可靠的。     

“阳”加速器磁驱动平面飞片实验和速度计算校验

脉冲功率驱动源作为磁驱动加载的重要手段,通过调整其电路参数可调节负载电流波形,实现对样品无冲击准等熵加载。在"阳"加速器上,开展了一系列轴对称结构和带状结构构型的磁驱动平面飞片发射实验,电极材料采用不锈钢和LY-12铝。实验中测量了进入负载的电流历史和电极后自由面速度历史,并通过时序控制将两者时间关联起来。本文以测量到的电流历史数据为基础,引入负载电流分布系数,并结合已知的LY-12铝的状态方程数据,计算电极后自由面速度历史和飞片速度历史。通过实验测量自由面速度历史校验负载各个位置的电流分布系数。另外,基于装置参数和实验数据确定了考虑负载电感变化的装置等效电路模型,形成了计算样品压力加载历史和电极后自由面速度历史估算程序。此外,初步分析不同厚度电极的自由面速度历史,获取了电极材料的准等熵加载波剖面信息,观察到一系列准等熵加载下材料动力学性能引起的物理现象。     

阻抗梯度飞片加载下的超高速发射二维数值模拟方法

阻抗梯度飞片准等熵加载和超高速发射的二维数值模拟,在计算方法上集中体现了多介质、多界面、大变形、高密度比等特点.采用多介质流体高精度PPM计算方法,以VOF为基础研制MFPPM2二维计算程序,数值模拟Sandia实验室的超高速发射实验模型,获得了与Sandia实验室数值计算一致的结果.     

激发单色仪波长校准的标准物质的探索

找到了一种用于荧光光谱仪的激发单色仪波长校准用的标准物质。用光激发氧化钬滤光片标准物质GBW(E)130112时,能发射547.7 nm的荧光谱线。测量547.7 nm荧光的激发谱,发现激发谱峰的波长测量值为333.56, 360.43,418.39 nm,与上述标准物质证明材料所给出的真值333.8, 360.9,418.5 nm吻合得较好,说明用氧化钬滤光片标准物质GBW(E)130112可以用来作为荧光光谱仪的激发单色仪校准用的标准物质。如果选用发光效率高的材料作为稀土离子掺杂的基质和有效地提高样品的纯度、减小交叉弛豫,那么,氧化钬滤光片作为荧光光谱仪的激发谱波长校准用的标准物质的性能还会有大幅度的提高。     

面向课堂教学的大学物理属性素材库设计

借助于计算机编程语言的面向对象属性概念提出了一种面向课堂教学的大学物理知识点属性素材库设计.利用这种素材库能够克服当前素材库使用中表现出的某些不足,使任课教师在保留自己原有上课风格的基础上能够灵活使用各类素材,使课堂更加生动,进一步提高教学效果.     

THERMAL BEHAVIOR IN RECTANGULAR CHANNELS BY USING TRANSIENT LIQUID CRYSTAL METHOD

A series of experimental investigations by using the transient liquid crystal method on the studies related to the convective heat transfer in rectangular channels with different wall material types have been successfully performed. The results show that the local and average Nusselt numbers on the test channel surface for wall material type (II) are higher than those for wall material type (I). The effect of the steady-state air preheating temperature on average Nusselt numbers is not significant, while the average Nusselt numbers increase with increasing Reynolds number in a power of 0.627. Furthermore, two empirical Nu correlations for channels with wall material type (I) and type (II) are respectively proposed in this study.     

高能X射线基材料分解法基材料选择方法

选择基材料是高能双能X射线基材料分解法的重要环节。为了解基材料对材料识别精度的影响,确定选择基材料的方法和原则,利用美国国家标准与技术研究院(NIST)给出的材料的线性衰减系数,选择不同基材料,分析计算了各种待检测材料的原子序数和电子密度及相对误差。归纳总结出选取基材料的"临近原则",即基材料与待检测材料的原子序数接近,能提高待检测材料原子序数和电子密度的分解计算精度。在此基础上,提出了四能基材料分解法。理论计算表明四能基材料分解法比双能基材料分解法对多种材料的整体识别精度更高,更适合用于多种材料同时存在情况下的识别与检测。运用蒙特卡罗方法模拟验证了四能基材料分解法用于实际的可行性。     

一种新型的轻质反射镜材料

对使用轻质材料制作的轻量化空间光学反射镜的应用背景进行了阐述,并论述了轻量化技术的关键环节-镜体材料的选择;提出高轻量化率镜体的材料选择准则:将碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与铍(Be)、碳化硅(SiC)材料进行了综合比较和讨论,并针对CFRP材料的镜体结构进行了有限元仿真计算,最终选择了CFRP作为轻质空间光学反射镜的镜体材料.     

含铕类水滑石/聚苯胺导电性复合材料的荧光

采用超声法将定量的荧光性含铕类水滑石(Eu-HTLc)掺混到导电性聚苯胺(PAN-CSA)中,获得一类新型的含铕类水滑石/聚苯胺导电性荧光复合材料(Eu-HTLc/PAN-CSA)。采用电导率测试、荧光光谱、红外光谱、X射线衍射和热分析等手段对其进行表征。研究结果表明:该复合材料的电导率σ=7.97×10-3(S/cm);在紫外光下该复合材料可发出红色荧光(613nm),其荧光寿命为441.32μs;热分析结果显示,该复合材料比PAN-CSA具有更高热稳定性,有望作为一类新型荧光材料而获得应用。     

Material point method enhanced by modified gradient of shape function

A numerical scheme of computing quantities involving gradients of shape functions is introduced for the material point method (MPM), so that the quantities are continuous as material points move across cell boundaries. The noise and instability caused by cell crossing of the material points are then eliminated. In this scheme, the formulas used to compute these quantities can be expressed in the same forms as in the original material point method, but with the gradient of the shape function modified. For one-dimensional cases, the gradient of the shape function used in the generalized interpolation material point (GIMP) method is a special case of the modified gradient if the characteristic function of a material point is introduced.     

铍青铜柱壳膨胀断裂研究

 利用高速摄影和金相分析研究了不同热处理状态的铍青铜（QBe2）柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂特性。研究表明：材料的细观组织决定材料的静态力学性能与动态断裂性能。当同种材料的组织结构有较大差异时,材料的静态力学性能及动态断裂性能均会有较大改变;当材料的基体组织没有明显变化、只是基体中强化相的多少发生改变时,材料的静态力学性能会有较大差异,而材料的动态断裂性能将没有明显变化,原因在于造成静态力学性能差异的强化相在爆轰加载下的性能趋于一致。     

上转换无机荧光材料表面的氨基修饰

采用液相包覆沉积法对上转换无机荧光材料表面进行氨基修饰。在一定温度和催化剂作用下,用异丙醇作溶剂,3-氨丙基三乙氧基硅烷作为修饰剂对上转换无机荧光材料进行表面修饰。红外光谱证明了氨基的存在,热分析表明修饰氨基前后材料有不同的热失重过程,扫描电镜显示修饰氨基前后材料表面形貌的不同,沉降实验说明修饰氨基后的上转换无机荧光材料在水溶液中的分散性和稳定性都得到了提高。荧光测试发现修饰氨基前后材料发射的发光性质没有很大差异。实验表明在上转换无机荧光材料表面成功地进行了氨基修饰。     

Ultrasonic-assisted synthesis of graphene oxide – fungal hyphae: An efficient and reclaimable adsorbent for chromium(VI) removal from aqueous solution

In this study, a hybrid film bio-nanocomposite material was developed based on the graphene oxide/fungal hyphae (GO-FH) interaction. The developed GO-FH bio-nanocomposite material was used for the removal of hexavalent chromium from aqueous solution. The GO-FH bio-nanocomposite material was prepared by ultrasonic irradiation technique. The synthesized GO-FH bio-nanocomposite material was characterized by XRD, FT-IR, SEM, TEM and TGA. The adsorption experiments were carried out in batch mode to optimize parameters such as pH, adsorbent dosage, initial Cr(VI) ion concentration, contact time and shaking speed. The results indicated that the adsorption of Cr(VI) onto GO-FH bio-nanocomposite material was pH dependant, with the maximum adsorption capacity of 212.76 mg/g occurred at pH 2.0. The adsorption studies followed, Langmuir isotherm and pseudo second order kinetic model. Findings demonstrates that GO-FH bio-nanocomposite material exhibited excellent regeneration performance.