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     

Characteristic parameters of diffusive supersonic radiation transport in low density materials

Diffusive heat waves play an important role in radiation hydrodynamics. In low density material, it may be possible that the radiative energy flux dominates the material energy flux and thus energy flow can be determined. In this paper by means of a simple algebraic method, the expressions characterizing the condition of diffusion approximation and supersonic transport of heat wave are found. In this case, the ratio of the radiative energy flux to the material energy flux is directly proportional to the product of Mach number M multiplied by optical depth \tau. And it may also be expressed by radiation temperature heating material. The material density and length may be determined in order to achieve above-mentioned conditions when the driven temperature and duration are given.     

Experimental and numerical investigation of flow separation in a supersonic nozzle

The flow in a two-dimensional symmetric convergent-divergent supersonic nozzle with and without a deflector at the exit plane was tested experimentally and numerically. Combined optoelectronic devices were used to demonstrate the possibilities of the shadow and schlieren methods and holographic interferometry for the flow visualization especially in the separation region. A series of experiments was performed in a trisonic wind tunnel (VTI, Beograd). The experimental results obtained using optical methods are compared with the pressure measurements and numerical calculations. Numerical results were obtained using a code for solving the average Navier-Stokes equations. Five structured meshes with different resolutions and two turbulent models were employed. The coupled influence of the mesh resolution and the order of accuracy of the used numerical scheme is analyzed.     

Influence of nozzle spacing and diameter on acoustic radiation from supersonic jets in closely spaced arrays

Acoustic emissions were characterized for fourteen, 8 × 8 arrays of axisymmetric supersonic jets experimentally. The nozzle diameters ranged from 3.2 mm (1/8 in.) to 6.4 mm (1/4 in.) and the hole-to-hole spacing (S) over hole diameter (d), or the S/d ratios ranged from 1.44 to 3. The arrays were tested at several net pressure ratios ranging from 2 to 24. It was found that up to a critical net pressure ratio, the arrays radiated ultrasonic frequencies. Beyond this critical net pressure ratio the characteristic frequency decreased to lie within the audible range. Frequency response plots of the sound pressure indicate a broadband frequency peak generated by the turbulent mixing noise of the jet. At lower net pressure ratio (NPR) values, this broadband peak is similar to a single jet within the jet array. However, as the NPR continues to increase this frequency peak shifts to lower values which are similar to a single jet with an equivalent exit area of the entire array. Dimensional analysis revealed that at a critical net pressure ratio a dramatic reduction in the characteristic Strouhal number occurred. A small increase in the characteristic acoustic pressure was also observed at net pressure ratios below the critical net pressure ratio and a larger increase was observed at higher net pressure ratios. The critical net pressure ratio appeared to be a linear function of S/d for the nozzle arrays. A linear curve fit was applied to the measured critical net pressure ratio and this was compared to a theoretical model prediction. The experimental results revealed that the critical net pressure ratio is well predicted by the models.     

带喷流超声速光学头罩流场气动光学畸变试验研究

超声速光学头罩在大气层内飞行时, 需要在光学窗口表面顺来流方向进行喷流冷却, 致使窗口上方流场更为复杂. 目标光线穿过窗口上方流场, 受到激波、膨胀波、混合层、湍流边界层等流场结构引起的变密度场影响而产生波前畸变, 导致成像出现偏移、抖动、模糊等气动光学效应. 本文对马赫数3.8来流条件下有无喷流时超声速光学头罩流场引起的气动光学波前畸变进行了试验研究. 基于纳米示踪的平面激光散射技术, 首先对流场图像进行密度校准获得高时空分辨率密度场, 然后采用光线追迹法计算得到波长532 nm平面光波垂直于光学窗口穿过流场后的光程差(optical path difference, OPD)分布, 并对窗口上方近壁区有无喷流状态的流场结构引起的 OPD分布进行了研究. 发现无喷流时, 流场结构相对较为简单, 窗口上方有较长的回流区和层流区, 而有喷流时窗口上方出现复杂的剪切层、混合层及湍流边界层, 流动很快就转捩为湍流结构, 其引起的气动光学畸变要明显高于无喷流状态. 无喷流状态相隔5 μs的流场引起的光程差均方根值分别为0.0348 和0.0356 μm, 有喷流状态的光程差均方根值分别为0.0462 和0.0485 μm. 关键词： 超声速 喷流 气动光学 光程差     

带二次流的多喷管超声速引射器性能实验研究

为研究多喷管超声速引射器在有二次流情况下的性能,采用模拟器产生给定总温和总压的模拟二次流,在多喷管超声速引射器实验台上进行了一系列实验。重点考察了多喷管引射器的性能以及一次流总压和喷管安装构型对其性能的影响。实验结果表明：多喷管超声速引射器可保证二次流在设计工况下正常工作;二次流的加入大大减小了一次流的总压损失;较低的一次流总压具有更好的压力匹配性能,但引射增压能力也有所降低;合理的喷管安装构型可同时提高引射增压能力和压力匹配能力。提出了将二次流作为“助推器”,以帮助多喷管引射器在较低工况下实现启动的方案,在不增加系统复杂度的前提下提高了引射器的压力匹配能力。     

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。     

光学零件超声波清洗的应用现状及其发展

本文在概述超声波清洗机理之后，着重介绍了光学零件超声波清洗的应用现状及光学零件超声波清洗用的清洗剂、脱水剂、干化剂等清洗辅料的几个进展阶段，以及当前清洗辅料的研究动态及面临课题。     

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。     

流经矩形喷嘴的超音速射流啸叫模式切换的实验研究

通过实验分析比较了对于相同高度不同宽度的四种矩形喷嘴, 当压力在0.2 MPa到0.8 MPa 之间变动时, 欠膨胀超音速自由射流的啸叫特性和对应的流场纹影结构.结果表明: 不同宽高比喷嘴的超音速自由射流辐射噪声中的单频离散啸叫存在两种不同的啸叫模式, 且随着射流压力的变化会出现模式间的切换.所谓模式切换是指不同模式的轮流占优和消失的现象.啸叫模式间的切换及占优区间的宽度随着喷嘴宽高比的减小而缩短.其中, 宽高比为2的射流啸叫模式中的一种模式所占的射流压降区间异常小, 此现象未在相关文献中提及; 喷嘴宽高比为4的射流啸叫占优区间内, 啸叫基频-射流压力曲线在0.49 MPa时出现了间断、跳跃现象.随着压力的降低激波纹影的轴线出现了抖动, 不同宽高比下流场结构的稳定性随压力变化的规律各异.射流压力在0.70 MPa到0.45 MPa区间内, 随着宽高比减小, 第一波节格栅的激波致密度减弱, 且出现轴向脉动, 第二波节后方的流场变得紊乱; 当射流压力低于0.45 MPa 时, 激波串结构随着宽高比的增大而趋于稳定, 在此压力区间内周期性激波格栅结构较射流压力在0.45 MPa以上时有所减弱.结合啸叫频谱及纹影图分析, 可初步认为, 第二、三波节也会对啸叫频率的声压幅值起到反馈增强作用.     

HL-2A托卡马克超声分子束注入深度和加料效果研究

超声分子束注入深度与加料效率是分子束加料研究中的基本课题.在近期开展的超声分子束注入实验中，发现分子束注入深度与等离子体电子温度和密度、分子束源的气压和温度有直接关系，获得了分子束注入深度的定标律.在低温气体源(液氮冷却)的分子束注入实验中，发现分子束流中形成了团簇，其注入深度超过30 cm，分析了在低温气源分子束注入实验中的团簇现象. 关键词： 超声分子束注入 注入深度 加料效率 团簇     

不同光线入射角度下超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究

利用基于纳米粒子的平面激光散射技术获取超声速(Ma=3.0)湍流边界层的密度分布,采用光线追迹方法计算其对应的光程差分布,并结合边界层气动光学相似律验证实验结果的可靠性.着重研究了光线入射角度对超声速湍流边界层气动光学效应的影响,并对其内在机理进行了分析.研究表明,气动光学效应对光线入射角度的依赖性源于光线在流场中的传输路径,传输路径的不同导致了光线在流场中的传输距离以及对应密度脉动互相关结果的差异.光线倾斜入射导致其在流场中传输距离增长,进而气动光学效应出现恶化.光线入射方向与壁面垂直方向之间的夹角越大,气动光学效应越显著,而且不同时刻的差异性增加,气动光学效应校正的难度增加.超声速湍流边界层中大量具有特定方向的涡结构导致了湍流边界层气动光学效应的各向异性.当光线倾斜向下游入射时,光线传播方向与流场中的涡结构具有较好的一致性,体现为此方向上密度脉动互相关系数较大,故气动光学效应比较严重.而当光线倾斜向上游入射时,相关系数较小,故气动光学效应较弱.     

制备低密度pmp泡沫中的热性能研究

在聚－4－甲基－1－戊烯（pmp）低密度泡沫的制备中,利用示差扫描量热分析仪对pmp聚合物在均四甲苯／萘所组成的溶剂／非溶剂二元体系中的凝胶化过程进行在线测量,测定了它的凝胶化范围以及凝胶化温度与冷却速率和pmp在溶剂;非溶剂体系中所占比例的关系。利用热重－示差扫描量热系统对所制备的低密度pmp泡沫的热性能进行了分析,得到了泡沫密度变化对热稳定性等的影响。     

基于光学厚度的云红外辐射计算

 为了研究不同物理厚度和不同波段下云的红外辐射特性,提出了基于光学厚度的云红外辐射计算方法。综合考虑云的红外辐射的各个因素,建立了较为完善的云的红外辐射模型,引入光学厚度经验计算公式,并根据光学厚度针对中波和长波红外分别计算了云的发射率、反射率和透过率,进而得到云的红外辐射亮度分布。利用该计算方法,计算了中波和长波红外云的辐射亮度数值,计算结果表明：随着光学厚度增大,云的发射率和反射率增大,探测器接收到的云红外辐射增强。比较发现,该计算结果与实测数据有较好的一致性,该计算模型可以为云背景的红外特性分析、探测及仿真提供参考数据。     

Experimental investigations of detonation initiation by hot jets in supersonic premixed flows

<正>A new method to initiate and sustain the detonation in supersonic flow is investigated.The reaction activity of coming flow may influence the result of detonation initiation.When a hot jet initiates a detonation wave successfully, there may exist two types of detonations.If the detonation velocity is greater than the velocity of coming flow,there will be a normal detonation here.Because of the influence of boundary layer separation,the upstream detonation velocity is much greater than the Chapman-Jouguet(CJ) detonation velocity.On the other hand,if the detonation velocity is less than the velocity of coming flow,an oblique detonation wave(ODW) will form.The ODW needs a continuous hot jet to sustain itself.If the jet pressure is lower than a certain value,the ODW will decouple.In contrast,the normal detonation wave can sustain itself without the hot jet.     

超热电子输运背向光辐射的实验研究

在100TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学CCD相机和光学多道分析仪,分别在靶背法线方向测量了超热电子光辐射的空间分布和光谱.测量结果显示：光辐射空间分布图案呈圆环状,而辐射区域有发散角和光强分布,且包含多种辐射成分.光辐射光谱在800nm附近出现尖峰,是激光的基频(ω₀)波,这一现象归因于超热电子束在输运的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR).随着激光能量的增加,CTR光谱峰向红光方向移动,基频波红移的主要原因是由于等离子体临界面的迅速膨胀.如果考虑超热电 关键词： 超热电子 光辐射 共振吸收 红移     

超声分子束注入密度和宽度对托克马克装置加料深度的影响

基于HL-2A托卡马克装置的真实磁场位形,应用大型边缘等离子体湍流模拟程序BOUT++中的子程序模块trans-neut对不同的超声分子束注入(SMBI)密度和宽度进行模拟.在SMBI过程中,保持单位时间内分子注入个数和注入速度恒定,在恒定通量情况下,通过调整注入分子束密度和宽度来研究SMBI注入深度的变化.研究结果表明:在注入密度较小、注入宽度较大时,SMBI的注入深度更深,分子和原子的分解率和电离率的时空区域较宽.分子分解局域化会抑制全局分解率的增长,而分解局域化又会引发局域分解率的加速增长,进而促进全局分解率的增长,促进效果占优导致在注入速度一定的情况下,恒定通量的分子注入发散角越小,分子注入深度越浅.     

飞秒激光与固体靶相互作用中光辐射时间特性的实验研究

为了探索光辐射的时间特性, 在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学条纹相机, 分别在靶背表面法线方向测量了光辐射的时间积分和时间分辨成像光斑. 实验测量结果显示: 光辐射时间积分成像光斑呈长条状, 而辐射区域有发散角、有光强分布, 包含多种辐射成分; 光辐射的时间分辨成像光斑进一步证明, 渡越辐射(TR) 是信号强而快, 持续时间短, 为皮秒(ps) 量级, 是最先到达屏幕上, 并推算出相应的持续时间为85.5ps. 其他成分光辐射是信号弱而慢, 持续时间长, 为纳秒(ns) 量级, 是最后到达屏幕上. 光辐射的时间特性能为鉴别和判断TR信号提供了新的依据.     

介质阻挡放电等离子体与激波相互作用实验研究

 主要针对介质阻挡放电等离子体改变激波系结构展开了实验研究。验证了介质阻挡放电等离子体气动激励能够对边界层施加影响,顺气流放电时能减小激波强度,逆气流放电时能增大激波强度。逆气流放电时,3组电极放电与4组电极放电比较,3组电极放电时压比更高。由于在该实验中放电区域比边界层小得多,介质阻挡放电产生的体积力远小于高速来流条件下的气动力,因此对激波的作用效果十分微弱。     

Flow characteristics and micro-scale metallic particle formation in the laser supersonic heating technique

The characteristics of the supersonic flow of the laser heating technique for producing micro-scale metallic particles were investigated in this study. A numerical model was established to predict the flow fields and particle trajectories leaving a spray nozzle with shock wave effects. The compressible flow of the shock waves and the trajectories of particles in diameters of 1–20 μm were simulated and compared with the flow visualization. In the experiment, a pulsed Nd-YAG laser was used as heat source on a carbon steel target within the nozzle, and the carbon steel particles were ejected by high-pressure air. The result shows that the shock wave structures were generated at various entrance pressures, and there is a significant increase in the amount of carbon steel particles and the spraying angles by increasing the entrance air pressure.