激光烧蚀固体碳氢材料的离子组分分离研究

本文从双离子组分等离子体的Landau-Fokker-Planck方程出发,通过Chapman-Enskog方法约化得到离子输运方程,求得双离子组分等离子体的离子输运系数,给出了计及离子扩散的完备离子流体方程;再结合一维辐射流体力学程序Multi-1D模拟得到的烧蚀层的宏观状态,研究了激光烧蚀固体碳氢材料时的组分分离现象.计算结果显示,离子组分分离对等离子体流体演化的影响小,基本可以忽略;但对于敏感依赖于离子组分的其他物理过程,如汤姆孙散射,离子组分分离的影响显著,这意味着研究激光等离子体相互作用时,离子组分分离必须予以考虑.     

美国星球大战(SDI)计划中所用激光武器破坏导弹壳体的两种方案——烧

引言美国星球大战计划中所用定向能武器摧毁敌方弹道导弹壳体的破坏机理有两种:一种认为是烧蚀作用;另一种则认为是层裂作用.这两种破坏机理是截然不同的,因之对激光武器的要求也不相同.美国洛斯阿拉莫斯实验室(LANL)和利物莫尔实验室(LLNL)分别代表着这两种破坏机理的研究者,各自研究着为了实现这种目的的定向能激光束武器.LANL研究的是射频直线加速器(Radio Frequency LinearAccelerator)(Linac)式的自由电子激光器;LLNL...     

气动载荷下防热材料剥离颗粒输运特性的直接数值模拟研究

高超声速飞行器防热材料在气动载荷下发生机械剥蚀,进而影响绕流流态、气动性能、热载荷等,相关颗粒剥离动力学是高超声速热防护系统设计及防热材料体系评价中的共性基础性科学问题.研究通过近壁流动量纲分析,将烧蚀颗粒剥离过程模化为单个圆球惯性烧蚀颗粒在Couette流动中的动力学问题,并采用颗粒解析的直接数值模拟方法开展数值研究,获得了烧蚀颗粒关键特征参量对颗粒输运动力学的影响规律.研究发现,随着颗粒/流体密度比ρr越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平和法向输运速度均减小;随着颗粒粒径d p越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平输运速度减小,但是,法向输运速度和位移均因大颗粒受到更大的Saffman升力而增大.此外,烧蚀颗粒法向位移远小于水平位移,颗粒以水平输运为主.本研究最终建立了颗粒启动速度归一化表达式,发现归一化颗粒启动速度是颗粒和流体惯性的函数,即颗粒水平输运速度等于流体微团或中性浮力颗粒的速度减去惯性修正项.研究结果为烧蚀颗粒调制边界层作用机理研究提供支撑.     

空间碎片典型材料激光烧蚀反喷羽流实验研究

建立了观测和记录不同激光入射角度烧蚀6061铝合金靶材等离子体反喷羽流特性的实验装置,对实验结果图像进行了处理,并对处理结果进行了数值拟合。拟合结果表明,激光辐照靶材后100ns内,等离子体反喷羽流大致分布区域为靶面外5mm×5mm。激光以不同角度入射时,等离子体反喷速度相对于靶面法线方向大致呈轴对称分布。当激光相对靶面法线方向小角度范围内入射时,激光烧蚀引起的冲量主要沿靶面法线方向,反喷羽流沿靶面法方向的速度为20~40km·s-1。激光斜入射时,反喷羽流沿靶面法线方向的速度要大于激光垂直入射的情况。高斯函数可以很好地描述等离子体反喷羽流速度分布。     

飞秒激光对金属材料表面烧蚀区的XRD分析

在激光脉冲宽度为30fs,重复频率为10Hz,靶面处激光功率密度为1013W/cm2条件下,开展了真空中飞秒激光对铝、铜材料的烧蚀效应研究。对材料表面烧蚀区进行X射线衍射分析的结果表明,材料的表面烧蚀区没有发生相变,X射线的反射强度发生变化,但该区晶面对X射线的反射强度随激光功率密度的增加发生了变化,其衍射峰处出现了明显的展宽并出现分叉,说明该区域的不同晶面对飞秒激光的吸收具有明显的取向作用。     

一类活动边界域上分布参数的非线性控制系统

本文导出一类活动边界域上分布参数的非线性控制系统，其背景是热防护中的发汗冷却系统．这类系统有第三类边界条件；有活动的外边界，在域内还可以有活动的弱间断面；控制变量一般出现在边界条件中，在特殊条件下还同时出现在方程中．本文从理论上分析了系统的基本特征，提出系统控制的两类模式，研究其数值模拟方法，讨论了系统的开环控制和闭环反馈控制，给出数值结果，并从计算机仿真证明了一维系统的适定性、稳定性、可测性和可控性．     

Y1Ba2Cu3Ox超导靶激光诱导等离子体发射光谱的研究

采用非干扰的实时光谱学诊断检测手段,对XeCl准分子激光烧蚀沉积Y-Ba-Cu-O高温超导薄膜过程中的等离子体辐射进行了研究,光谱分析结果表明,由靶面出射的沉积粒子不仅有Y、Ba、Cu原子和YO、BaO、CuO分子,而且还有大量的一价和二价钇、钡、铜离子。实验中还探讨了发光辐射与激光能量密度及其充氧压的变化关系。