4MV激光触发多级多通道开关

采用钳位环技术设计了4MV激光触发多级多通道开关。实验结果表明:4MV激光触发多级多通道开关的自击穿电压偏差小于5%,自击穿电压与工作气压呈良好的线性关系;触发延迟时间极差小于±2.5ns,抖动为1.46ns;在等E/P值条件下,随着工作气压和工作电压的上升,触发延迟时间及其抖动呈下降趋势。     

连续和重复频率激光对旋转壳体加热效率比较的数值模拟

基于有效利用激光能量的目的,开展了连续和重复频率激光对旋转壳体加热效率的比较研究。在一定条件下,重复频率激光要比连续激光的加热效率高,而且加热效率与重复频率、占空比等有关。数值计算结果表明:以平均功率密度相同为前提,在频率相同条件下,占空比减小,温度上升加快,即加热效率随占空比的减小而增大;在相同占空比条件下,重复频率越低,温度周期变化越明显,振荡峰值越大;当占空比较小时,随着辐照时间增加,重复频率对加热效率影响减小。     

用于冲击波和爆轰物理实验中的声光开关

针对冲击波和爆轰物理实验中对光开关的使用要求,提出了一种基于布拉格衍射效应的行波式声光开关,得到了声光开关的开关波形、消光比、抗激光损伤特性及能量利用率等。结果表明,与传统的普克尔电光开关相比,声光开关有效地消除了开关光信号顶部的振铃现象,消光比达到5000∶1,同时减小了开关体积、提高了开关工作稳定性。声光晶体抗激光损伤阈值大于2.26 kW/cm2,开关能量利用率达70％。开关触发固有延迟和上升沿时间分别为900和440 ns,满足测试系统对开关同步性的要求。另外开关光信号宽度可由触发信号任意调节,能满足不同测试情况的需要。     

气相爆轰波胞格尺度与点火延迟时间关系研究

讨论点火延迟时间和爆轰波胞格尺度的内在关系,将点火延迟时间作为特征参量来模拟胞格尺度. 分别对两个总包单步化学反应模型和一个基元反应模型的点火延迟时间进行了数值模拟研究. 对于满足当量比的氢气/空气混合气体,分析了不同初始压力下点火延迟时间随初始温度的变化关系. 研究表明:总包单步反应模型的点火延迟时间不随压力变化,且与初始温度呈线性关系. 基元反应模型的点火延迟时间随压力变化,而且存在理论上的S 型曲线,但是在拐点区域和低温区域与CHEMKIN 计算的结果相差1~3 个量级. 现有模型模拟的胞格尺度普遍偏小,其相应的点火延迟时间也偏小,胞格尺度与点火延迟时间具有正相关性. 入射激波后的气体的点火延迟时间与三波点的运动周期一致,是定量化模拟胞格的关键因素.      

激光触发多级多通道开关屏蔽结构设计

利用ANSYS有限元分析软件对激光触发多级多通道开关的3种屏蔽电极的静电场分布进行了计算与分析．根据改变屏蔽电极结构对激光触发多级多通道开关过压间隙电场分布均匀性和屏蔽电极表面电场强度的影响，对电极结构进行优化，提高了开关区的安全性.     

STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN IGNITION DELAY TIME AND GASEOUS DETONATION CELL SIZE

讨论点火延迟时间和爆轰波胞格尺度的内在关系,将点火延迟时间作为特征参量来模拟胞格尺度. 分别对两个总包单步化学反应模型和一个基元反应模型的点火延迟时间进行了数值模拟研究. 对于满足当量比的氢气/空气混合气体,分析了不同初始压力下点火延迟时间随初始温度的变化关系. 研究表明:总包单步反应模型的点火延迟时间不随压力变化,且与初始温度呈线性关系. 基元反应模型的点火延迟时间随压力变化,而且存在理论上的S 型曲线,但是在拐点区域和低温区域与CHEMKIN 计算的结果相差1~3 个量级. 现有模型模拟的胞格尺度普遍偏小,其相应的点火延迟时间也偏小,胞格尺度与点火延迟时间具有正相关性. 入射激波后的气体的点火延迟时间与三波点的运动周期一致,是定量化模拟胞格的关键因素.     

激光陀螺快速寻北仪的研究

采用激光陀螺作为敏感元件，研制了一套小型、快速、高精度寻北系统。其基本原理为利用地球自转角速度在陀螺敏感轴方向上的分量随敏感轴与真北方向夹角变化的规律来确定北向。并在该基本原理的基础上，建立了数学模型，得出了计算表达式；然后对测得数据进行曲线拟合，得到拟合系数，进而求得激光陀螺敏感轴与北向的夹角，确定北向。     

流致振动能量收集的钝头体几何设计研究

流致振动蕴含着可观的能量, 通过能量收集技术可将其转化为电能. 为提高低速流场中能量转化效率, 本文实验研究了不同截面下钝头体以及它们的宽厚比(W/T)对流致振动能量收集特性的影响, 并通过计算流体动力学(computational fluid dynamic, CFD)仿真分析了尾流特性. 流致振动能量收集装置由压电悬臂梁和不同截面的钝头体构成. 首先搭建了流致振动能量收集风洞实验平台, 钝头体的截面分别设置为矩形、三角形和D形, 宽厚比分别设定为1, 1.3, 1.8和2.5. 然后利用实验方法分析不同形状钝头体的宽厚比(W/T)对位移响应和电压响应的影响规律. 最后通过计算流体动力学模拟揭示实验结果的内在力学机理. 实验结果表明, 当钝头体截面为矩形时, 增大宽厚比可以显著提高电压输出峰值; 当钝头体为三角形和D形时, 增加宽厚比将使系统呈现“驰振”→“驰振 + 涡激振动”→“涡激振动”响应特性变化趋势, 提高了低风速时的能量收集效果. CFD结果解释了实验现象, 即随着宽厚比增加, 钝头体尾流会产生更加强劲的涡街, 显著提高流致振动能量收集效果. 相关结果可优化流致振动能量收集装置结构, 为提高低速流场的能量收集效果提供理论和实验依据.      

气云爆轰的一维模型

激波作用下，悬浮液谪在高温、高压和高速气流中变形、蒸发、剥离甚至破碎。雾化燃料经过一段延迟时间后点火燃烧释放出大量的能量。这些能量由局部爆炸波所携带，通过碰撞传递给引导微波，从而使气云爆轰波自持。文中提出的气云爆轰的一维模型考虑了上述基本过程，并从理论上推导了点火面和ＣＪ面的判据。通过计算，文中讨论了气云爆轰的松弛结构和影响ＣＪ爆速的因素，爆速的计算值与实验值基本相符。     

沉积粉尘的激波点火

采用瞬态阴影技术及红外光电传感器技术实验研究了沉积玉米粉的激波点火过程，并对此进行了理论分析。实验与理论分析结果表明，激波掠射沉积粉尘床后，粉尘颗粒先上扬到一定高度后才点火，颗粒的点火延迟时间与激波波前马赫数、气相氧气含量等因素有关。另外，沉积粉尘的激波点火延迟时间比相同条件下的悬浮粉尘激波点火延迟时间长。     

PTS单路样机激光触发开关的电压测量

介绍了PTS单路样机激光触发开关D-dot电压探头的设计和检验实验。实验结果表明：用电容分压原理制作的D-dot探头适合测量兆伏量级的高电压脉冲。但当探头处于电场分布较为复杂的环境时,设计探头时需要考虑探头与被测电极以及其它电极之间的结构电容,只有满足探头与被测电极间的结构电容远天于与其它高压电极形成的电容时,才能获得较真实的信号。     

气流作用下同轴带电射流的不稳定性研究

通过对气体驱动同轴电流动聚焦的实验模型进行简化,开展了电场力和惯性力共同作用下同轴带电射流的不稳定性理论研究.在流动为无黏、不可压缩、无旋的假设下,建立了三层流体带电射流物理模型并得到了扰动在时间域内发展演化的解析形式色散关系,利用正则模方法求解色散方程发现了流动的不稳定模态,进而分析了主要控制参数对不稳定模态的影响.结果表明,在参考状态下轴对称模态的最不稳定增长率最大,因此轴对称扰动控制整个流场.外层气流速度越高,气体惯性力越大,射流的界面越容易失稳.内外层液-液同轴射流之间的速度差越大,射流越不稳定.表面张力对射流不稳定性起到促进作用.轴向电场对射流不稳定性具有双重影响:当加载电场强度较小时,射流不稳定性被抑制;当施加电压大于某一临界值时,轴向电场会促进射流失稳.临界电压的大小与界面上自由电荷密度和射流表面扰动发展关系密切.这些结果与已有的实验现象吻合,能够对实验的过程控制提供理论指导.     

基于电压约束的微机械谐振器幅-频耦合抑制方法

针对微机械谐振器中存在的幅度-频率耦合带来振动稳定性变差的问题，提出了一种闭环自激控制的直流参考电压约束方法来抑制谐振器振幅。首先，从理论上分析了决定谐振器临界振幅的因素，利用计算机视觉辅助测量方法和高频方波调制方法获得相关尺寸参数及品质因数计算得到微机械谐振器的临界振幅。然后，提出频谱边带比的振动幅度测试方法实现封装后的振动幅度测试。最后，构建了自激振荡闭环测控电路分析模型，根据临界振幅计算得相应的临界直流参考电压为0.866V。恒温实验测试表明：直流参考电压为0.4 V（小于临界参考电压）时，谐振器能够稳定地保持恒定幅度振动；直流参考电压为1.0 V（大于临界参考电压）时，谐振器振动幅度不恒定，谐振器稳定性变差，所提方法通过确定临界参考电压值，并将直流参考电压约束在临界参考电压以内能有效抑制幅度-频率的耦合。     

一种光学触发方式在火炮实验中的应用

建立了用于火炮测试系统的激光触发系统。实验考核结果表明:该触发系统具有较高的触发可靠性。     

半导体桥裸桥与装LTNR时的点火特性

通过对比半导体桥裸桥与装药条件下发火电压、电流及电容的放电曲线,比较了等离子体产生时二次峰的出现时间、持续时间、峰值电压以及裸桥与装药时的积分能量.发现裸桥的二次峰出现时间及持续时间均比装药桥长,裸桥的积分能量比装药桥高且随电容呈线性变化,装药桥的积分能量较低且变化不大.主要原因在于裸桥是在空气中产生等离子体而装药桥产...     

跳跃振子平衡及其分岔的能量分析

用能量方法研究了跳跃振子的平衡与分岔.用势能驻值条件确定了平衡位置所满足的方程,通过势能极值判断平衡的稳定性.在不同的弹簧构型下,数值计算了平衡随系统弹性刚度和质量比变化的分岔图.结果表明,弹性刚度和质量比较小时,系统只有一个稳定平衡点和一个不稳定平衡点;刚度和质量比充分大时,系统分岔出一个新的稳定平衡点和一个新的不稳定平衡点.     

锆金属粉尘云的爆炸特性

采用20 L近球形爆炸实验系统对锆粉尘云的爆炸特性开展了实验研究,分别分析了初始点火能量、点火延迟时间、粉尘云浓度3种因素对锆粉尘云爆炸强度的影响,揭示了锆粉尘云在密闭容器中的爆炸特性。在本实验条件下,结果表明:初始点火能量对锆粉尘云最大爆炸压力有显著影响,锆粉尘云最大爆炸压力随初始点火能量的增大而增大;随点火延迟时间的增加,锆粉尘云最大爆炸压力先增大后减小,存在最佳点火延迟时间;随粉尘云浓度的增大,锆粉尘云最大爆炸压力先增大后减小,存在最佳锆粉尘云浓度,得到锆粉尘云的爆炸下限为18~20 g/m3。     

三维裂纹体应力强度因子的计算

本文采用塌缩三棱柱形奇异单元的位移计算应力强度因子，给出了一个新的全三维外推公式，它是Ｃｈｅｎ和Ｋｕａｎｇ公式〔１３〕的全三维推广，特例证明，它的精度比Ｉｎ－ｇｒａｆｆｅａ和Ｍａｎｕ的公式〔８〕高一阶。数值计算表明，结果稳定和对单元尺寸改变不敏感     

海堤越浪的数值模拟

基于RANS方程和两方程湍流模型,采用有限体积法,将人射波波场作为人工的分布源项加人动量方程,提出了适用于VOF方法的源造波一消波技术。通过对行波及驻波的计算,分别考察了数值波浪水槽前端及末端消波段的有效性。在本文建立的数值波浪水槽内对规则波在海堤上爬高和越浪过程进行了数值模拟,并将计算结果与现有实验结果进行了比较。验证计算结果表明,数值模拟结果较好地复演了海堤越浪过程。为了研究模型尺度对越浪量的影响,文中设计了一组满足重力相似但具有不同几何比尺的数值实验模型。系列数值实验结果表明,若按重力相似换算越浪量,计算结果与实验预报值间的偏差随模型比尺的增大和堤前波浪破碎强度的增强而增大,建议在进行越浪物理模型实验时需进一步考虑模型比尺对原型预报值的影响。     

固体火药的着火特性研究──激光点火实验

利用１０．６ｍ　ＣＯ＿２激光作热源，在常压下对不同的固体火药［黑火药，１１／７，６／７松樟（５％）（表面经松香障脑处理）及６／７松石（表面经松香石墨处理）］进行了点火试验，研究了发射药，特别是阻燃药的看火性能。实验中采用光电二极管和热电偶测量点火延迟时间及火药表面温度变化，结果令人满意。