聚酯材料在脉冲电子束辐照下的动力学效应与材料参数

对聚酯材料在电子束辐照下的动力学效应进行了研究。采用Monte Carlo方法,计算了脉冲电子束在聚酯材料中的能量沉积;采用流体动力学方法,对聚酯材料在电子束辐照下的热击波和喷射冲量进行了数值模拟;采用将喷射冲量和热击波压力的数值结果与实验测量结果进行逼近的方法,得到了聚酯材料的升华能约为1.1 kJ/g,Grüneisen系数的常态值约为0.2。     

不同材料和不同能通量条件下电子束喷射冲量的实验研究

 介绍了采用直接测量特定时间间隔系列和微型红外通光式传感技术的探头原理,在“闪光二号”电子束装置上进行的喷射冲量随不同材料和不同能通量而变化的实验研究。实验结果表明,在能通量大体相同时,A和B这两种特种材料的喷射冲量耦合系数分别只有LY-12铝的1/3和1/2左右。这说明此两种特种材料在受辐照条件下具有良好的降低喷射冲量的性能。     

电子束辐照平板靶产生喷射冲量的实验研究

 喷射冲量是电子束辐照靶结构时引起其结构响应的加载条件。本文论述了近年来我们采用电涡流传感器和直接测量特定时间间隔的探头原理,在“闪光二号”装置上,进行电子束辐照平板靶产生喷射冲量的实验研究。使用的靶材为硬铝和玻璃钢,靶上能通量为70~100 J/cm²,实测冲量为150~210 Pa·s,实测冲量耦合系数基本稳定在2.06 Pa·s/(J/cm²)。     

基于准静态波的吸气式高重频脉冲激光推进性能数值研究

 根据高重频脉冲激光产生光学脉冲放电形成准静态波的原理,对自编的流体力学计算程序进行了验证,结果表明该程序可用于吸气式高重频脉冲激光推进性能的数值研究。分别计算了基于移动点火点和喷射气流两种模式下准静态波流场的冲量耦合系数,均高达600 N/MW,比传统的低频脉冲激光推进冲量耦合系数250 N/MW高。比较了两种模式的优缺点,给出了不同模式的适用情况,结果表明,对于机理研究来说,喷气模式更易于实现。     

采用靶摆式探头测量软X射线辐射材料产生的喷射冲量

 采用靶摆旋转运动式冲量探头，在“强光一号”加速器上，测量了脉冲软X射线辐射材料产生的喷射冲量。实验结果表明，在平均能量为0.21 keV、平均半高宽为36 ns和平均能注量为143 J/cm²的软X射线辐射下，测得一种复合材料的喷射冲量耦合系数为0.70 Pa·s/(J·cm^-2)。     

强脉冲离子束辐照热-力学效应研究

 采用自行研制的ITSW软件通过数值模拟方法研究了不同能量离子束辐照材料时的能量沉积及所产生的烧蚀、喷射冲量及热激波等效应。     

激光烧蚀冲量耦合系数解析计算模型

利用激光清除空间碎片被认为是一种可行手段,冲量耦合系数是数值计算空间碎片清除效果的重要参数。建立了激光烧蚀冲量耦合系数解析计算模型,引入电离度参数,将气化机制与等离子体机制两种机制下的冲量耦合系数解析计算模型联系起来,建立统一的耦合系数解析模型。以空间碎片常见材料Al为例,计算得到冲量耦合系数、电离度、激光功率密度三者之间的变化关系。随着激光功率密度的增加,气化机制逐渐向等离子体机制过渡,电离度增加,直至完全电离,冲量耦合系数先增加后减少,并且在等离子机制占主导情况下达到最优冲量耦合。     

激光单脉冲冲量的扭摆测量方法

 激光脉冲作用于工质，使工质烧蚀反喷，产生微小冲量。研究了扭摆微小冲量测量方法，提出了在激光烧蚀反喷作用力下扭摆的运动方程，激光单脉冲作用下冲量所满足的积分方程。进一步通过积分方程的离散化方法，提出了激光单脉冲冲量的计算方法，并且进行了精度分析。为采用扭摆测量激光单脉冲冲量，提供了工程测量和计算方法。     

电子束辐照冲量的数值计算与实验的对比

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟了电子在材料中的输运方程，得到了材料中电子的能量沉积剖面，同时结合弹塑性流体力学方程组，对“闪光二号”脉冲电子束发生装置产生的电子束与Ｌｙ－１２铝相互作用的热－力学效应逐炮进行了数值计算，着重研究了喷射冲量及质量亏损，并与实验测试结果进行了对比。     

两种构形喷管的激光推进冲量耦合系数数值研究

提炼了由入射激光能量、能量沉积率、环境气体压强、喷管母线长度及其半顶角组合而成的圆锥形喷管无量纲因子,并将其推广到抛物形喷管的研究中。用辐射流体力学计算程序计算了4种半顶角下圆锥形和抛物形喷管的冲量耦合系数随无量纲因子的变化规律。计算结果表明:两种喷管的冲量耦合系数都存在极大值,极大值对应的无量纲因子约为0.4;无量纲因子相同时,半顶角越小,冲量耦合系数越大;同等条件下抛物形喷管的冲量耦合系数高于圆锥形喷管的冲量耦合系数。     

圆锥形喷管的脉冲激光推进能量相似律数值模拟

 为了验证理论分析得到的圆锥形喷管在单脉冲条件下的激光推进能量相似律,用2维轴对称辐射流体动力学方法,计算得到了不同构形的推进性能参数,分析了锥角、长度、无量纲因子、入射激光能量对冲量、冲量耦合系数的影响。计算揭示的激光推进能量相似律合理,在理论模型可以描述的范围内,其定性规律与理论分析、实验结果之间相互印证。结果表明：当锥角固定时,冲量和冲量耦合系数随无量纲因子先增大后减小,极大值对应的无量纲因子仅与气体比热比相关;当无量纲因子固定时,冲量随入射激光能量增加而增大,冲量耦合系数受激光能量的影响很小,冲量和冲量耦合系数均随锥角增大而单调减小。     

纳秒激光烧蚀冲量耦合数值模拟

为研究激光烧蚀靶产生冲量过程和机理, 建立了一个复杂的一维热传导和流体动力学模型. 以空间碎片常见材料Al为例, 用建立的模型数值计算了纳秒脉宽激光烧蚀靶产生的冲量及冲量耦合系数随时间变化情况. 数值结果和已有的实验数据符合的较好. 数值计算表明: 激光脉冲时间内, 靶获得的冲量随时间迅速增加, 在脉冲时间结束后, 冲量变化随时间趋于稳定; 在冲量耦合过程中, 烧蚀等离子体向真空膨胀, 羽流尺度逐渐增大, 同时吸收入射激光能量, 导致激光与靶耦合的能量降低. 关键词： 激光烧蚀 冲量耦合 等离子体     

激光辐照不规则空间碎片冲量矢量计算

研究了不规则空间碎片受激光辐照后的冲量变化。利用不论激光入射方向如何,烧蚀反喷方向始终沿着烧蚀平面法向方向这个实验现象,同时,根据NASA对于空间碎片形状的基本划分,分别计算了球体、柱形体和立方体受激光辐照后的冲量变化情况。计算结果表明:对于球体和立方体,无论激光辐照方向如何变化,冲量方向总是和辐照方向相同,冲量大小和垂直辐照相同材料的平板分别成固定比例关系;而对于柱形体,冲量大小和方向随着激光辐照方向变化而变化。     

太阳能喷射式空调系统中喷射系数的计算方法的探讨

喷射系数是喷射器最重要的性能参数之一,在喷射式空调系统中喷射系数的大小直接决定着太阳能喷射式空调系统的工作能力。通过研究发现,测得喷射器的进口、出口壁面的温度和压力,利用制冷剂工质的物性计算软件计算出测点的热工参数,根据热力学定律可以计算出喷射系数。通过喷射器的CFD模拟数据计算,并且把由质量流量计算的直接法所获得的喷射系数,与壁面测量法计算的间接法所获得的喷射系数进行了比较,比较结果验证了喷射系数的壁面测量法的可行性。     

激光推进冲量耦合系数的测量方法

 激光推进冲量耦合系数是激光推进的重要参数，反映激光能量转化为动能的能力。提出了水平双线支撑激光推进试验方法，推导了水平双线支撑激光推进时光船的运动方程和测量方程；通过高速相机测量位移，利用卡尔曼滤波计算速度的方法；解决了激光脉冲瞬间作用时速度随机起伏大和计算困难的问题。为水平激光推进冲量耦合系数的计算，提供了工程测量和计算方法。     

地面爆炸冲击波的相互作用

为了研究多点同步地面爆炸冲击波的相互作用,通过改变装药质量组合和布局,利用空中爆炸测量系统对2点和3点地面同步爆炸进行了试验研究,并利用冲击波与刚性壁面碰撞理论计算了2个冲击波相互作用的冲击波压力和冲量。结果表明:多个装药同步爆炸时,冲击波超压和冲量都显著增加,大大提高了装药爆炸威力。装药总质量相同时,炸药的组合数量越多,冲击波超压和冲量越高,不同布局的装药,冲击波超压和冲量的增加量也不同。冲击波与刚壁的碰撞模型可以用来近似计算2个同等强度冲击波的相互作用。     

大气模式下多脉冲激光推进的数值模拟

 研究了大气模式激光推进中多脉冲推进的冲量耦合系数低于单脉冲推进的冲量耦合系数的机理。将飞行器设为可动模型，利用商业软件FLUENT的动网格方法对多脉冲推进进行了数值模拟，解决了已往分段计算中忽略后期流场信息造成的偏差大的问题。结果表明：多脉冲推进的平均冲量耦合系数随脉冲数的增多而降低，但是下降趋势渐缓，计算结果与实验相符；气体开始逃逸之后的后期流场与飞行器的相互作用对推进性能的影响不能忽略。     

真空环境下激光烧蚀铝靶冲量耦合系数的数值模拟

 通过分析不同情况下激光与固态靶、气化物质的作用机理,利用激光体烧蚀模型,采用流体力学理论和1维Lagrange有限差分的计算方法,对真空条件下不同激光参数下气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟,模拟计算结果与实验测量结果、Phipps定标关系符合较好。计算结果表明,在等离子体的情况下冲量耦合系数随着激光强度增大而减小。     

基于有效冲量的水下爆炸冲击波对平板结构的毁伤准则

为了准确评估水下爆炸冲击波对平板结构造成的毁伤效果,提出以有效冲量作为毁伤准则的威力参量类别,并给出了考虑球面波斜入射效应的平板结构有效冲量计算方法。新准则通过动量守恒方程计算得到的平板结构实际获得冲量对比毁伤效果,表现为冲击波峰压、时间常数以及板结构特征参数的联合形式。借助数值模拟与文献数据,对比分析了准则的准确度和适用性。结果表明：相对于冲击波峰压、比冲量、能流密度等单一威力参量,新毁伤准则在评估平板结构的毁伤程度时误差更小;在对比不同炸药毁伤威力以及预估未知工况毁伤效果两种应用场景中,新准则的相对误差均在10%以内。新提出的毁伤准则用于对比和评估水下爆炸冲击波对板结构的毁伤效果时具有良好的通用性。     

变力冲量的几种计算方法

用几种不同方法计算了两种典型变力(向心力和摩擦力)的冲量,并进行了数值分析.