赫姆霍兹对流体涡旋运动的开创性研究

着重讨论赫姆霍兹在特定的历史背景下,最先对流体涡旋运动进行研究并创建了流体涡旋理论,他所给出的涡线、涡丝等概念至今仍在流体力学中沿用,以他的名字命名的赫姆霍兹定理和赫姆霍兹速度分解定理更是流体涡旋理论中重要的基本定理,现代流体涡旋理论正是在他的研究基础上发展起来的,并进一步指出：赫姆霍兹的理论无论在物理上还是数学上都具有重要意义,而且对开尔等人后来的研究工作产生了重要影响。     

白铜弹簧丝两级载荷下累积疲劳损伤预测模型

通过对文献中白铜弹簧丝疲劳寿命试验数据的分析,给出了具带存活率的疲劳寿命曲线表达式。在此基础上,建立了两级载荷下累积疲劳损伤及概率分布的预测模型。     

He+等离子体辐照下钨丝表面He通量分布的数值模拟

在He等离子体辐照条件下,钨纳米丝的形成对材料的抗辐照性能及钨丝间隙内He的分布产生显著影响。根据钨丝层中He离子的碰撞过程,建立了He⁺辐照下钨纳米丝表面He通量分布的模型。研究表明钨丝表面He通量随着深度的增大而减小,在深度3.3μm处,钨丝表面He通量是表层的百分之一。钨丝表面He通量随着注入离子通量的增加呈线性增长,但是与注入离子的能量几乎无关。钨丝层厚度越大,钨丝表面He通量越小;随着钨丝半径的增大,钨丝表层的He通量会明显增大。     

双丝耦合强度对Z箍缩电磁辐射的影响

利用X射线二极管、光电倍增管和B-dot探针测量了峰值220 kA,0~100%上升时间100 ns的脉冲电流驱动平行双丝产生的电磁辐射。实验结果表明,不同波段的电磁辐射具有不同的辐射机制,热辐射是产生X射线的主要机制,可见光辐射来自热辐射和特征线辐射,微波辐射由非热电磁辐射机制产生。调节丝间距可改变双丝的耦合强度,当丝间距大于临界值时双丝解耦合,电磁辐射不依赖于丝间距;当丝间隙减小至低于临界值时,双丝耦合增强。增大双丝耦合强度不利于热辐射(X射线和可见光),而有利于非热电磁辐射(微波)。对于单丝电流约100 kA、上升时间100 ns的驱动条件,双丝解耦合的临界间距约为10 mm,双丝耦合强度对Z箍缩在不同频段的电磁辐射有影响。丝阵由多根金属丝组成,其最小的相互作用单元可分解为双丝相互作用。     

单丝及多丝Z箍缩的X射线背光成像

基于X箍缩软X射线辐射点源对单丝及多丝Z箍缩发展过程进行了背光成像研究,实验平台为清华大学电机系研制的脉冲功率装置PPG-Ⅰ（500 kV/400 kA/100 ns）。成像光路安排为：作为X射线源的X箍缩和作为目标物的单丝或多丝（双丝）Z箍缩分别安装在装置的输出主电极阴阳极之间或回流导电杆处,成像胶片采用高分辨力、高灵敏度的X射线胶片。利用自行设计的电流传感器和罗氏线圈对目标物实际流过的电流进行监测。为了测定目标物金属细丝的质量消融率,设计了m级厚度的阶梯光楔。通过大量成像实验,获取了Z箍缩等离子体融合、先驱等离子体形成及不稳定性发展等过程的相关物理图像以及质量消融率、丝芯膨胀率等重要定量参数。     

电化学在ICF靶制备中的新应用

报道了近年来在电解加工技术制备理论密度金属薄膜和电沉积技术制备金属纳米丝阵列材料等领域取得的进展。采用硫酸＋甲醇电解液体系获得了表面粗糙度小于30 nm的钛膜。采用阳极氧化铝模板电沉积技术制备出长度约10 μm、直径约300 nm的金纳米丝阵列。主要讨论了电解液配方及电解加工参数的选择,金属纳米丝直径与长度的控制等问题。     

超细钨丝的电解腐蚀制备及其性能表征

直径小于7 μm的超细钨丝是制备Z-pinch丝阵负载的主要原料,为了满足Z-pinch物理实验需要,利用电解腐蚀法原理,制备出了直径最小为3.0 μm的超细钨丝。研究了电解液温度、电解液质量分数、电解电压和收丝速度等工艺条件对钨丝的影响,并用扫描电镜、原子力显微镜和万能测力计测试了所制备钨丝的直径、形貌及抗拉强度。实验表明,电解电压和收丝速度是影响钨丝腐蚀速度的主要因素,所制备的钨丝表面光滑,均方根粗糙度为2.42 nm,直径为3.5 μm的钨丝其抗拉强度为2.32 g。利用这种方法所制备的超细钨丝已用作Z-pinch丝阵负载的靶材料,取得了很好的物理实验结果,X光能量已达到36.58 kJ。     

基于电流丝法的多级同步感应线圈炮电枢温升计算

针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明：发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。     

表面绝缘对平面钨丝阵Z箍缩早期过程的影响

在强光一号装置上研究了表面绝缘对平面钨丝阵早期过程的影响。通过对实验结果的唯象分析,发现相对于标准丝阵,表面绝缘丝阵X射线辐射被强烈延迟,并与丝阵宽度有较强的依赖关系,在X射线辐射之前存在较强的阴极发射;表面绝缘丝阵X射线辐射副脉冲幅值是标准丝阵两倍,且存在较长的平台期,其单丝等离子体膨胀导致的温度降低效应比标准丝阵强;在快速内爆开始之前,两者形成了类似的宏观磁流体不稳定性结构。     

杨氏模量测量实验中视丝测距的不确定度评定

本文根据不确定度的分析方法，结合杨氏模量测量实验的教学情况，对用尺读望远镜视丝测距的不确定度进行了详细的分析，并给出了完整的测量和计算结果。