Hybrid-PIC/PIC simulations on ion extraction by electric field in laser-induced plasma

The processes of electric ion extraction from plasma induced by pulse lasers are simulated by particle-in-cell(PIC)method and hybrid-PIC method.A new calculation scheme named preprocessing hybrid-PIC is presented because neither of the two methods above is omnipotent,especially under the circumstance of high initial plasma density.The new scheme provides credible results with less computational consumption than PIC method in both one-and two-dimensional simulations,except forΠ-type electrode configuration.The simulation results show that the M-type performs best in all electrode configurations in both high-density and low-density plasma conditions.     

异步进动转子与限位器碰摩试验

利用限位器来限制储能飞轮实验转子的大幅度低频异步进动,设计了转子与限位器碰摩试验装置,研究转子的碰摩振动。分析了转子内表面碰摩力对转子运动的影响。转子与内置式限位器发生稳定的局部碰摩时,转子低频进动幅值不再增加,转子自转速度保持不变。碰摩转子的强迫振动在时域及频域都表现出了复杂性,碰摩冲击作为宽频激励,能够激励出转子-支承系统的第二模态正向进动。     

吸收谱线Doppler展宽对原子多步光电离的影响

原子法激光同位素分离的核心之一是如何高效地将原子激发电离.本文从原子法激光同位素分离的实际情况出发,研究了原子吸收谱线的Doppler展宽对原子电离率的影响.研究中使用的理论工具是原子激发电离的密度矩阵方程,并利用数值计算方法对方程进行求解.研究结果表明:当吸收谱线有Doppler展宽时,在激光参数不变的条件下原子电离率会降低;且当激光功率固定时,存在使原子电离率为最大的线宽值.这与已发表文献中无Doppler展宽时的计算结果有很大不同.为了追求最佳的原子电离效果,在原子法激光同位素分离系统中激光应该尽可能地工作在最佳线宽条件下.如果激光线宽有不可控的随机波动,在技术上让激光线宽略大于最佳线宽更为有利.无论如何控制激光线宽,尽可能地降低原子吸收谱线的Doppler展宽都有利于原子电离率的提高.     

厚原子蒸气介质中原子选择性光电离的理论研究

激光在厚原子蒸气介质中传播时会产生脉冲形变和延迟现象,这会直接影响原子多步光电离过程中的电离率和选择性.从原子蒸气激光同位素分离的实际出发,对厚原子蒸气介质中的原子光电离过程进行了研究,利用密度矩阵方法描述原子的光电离过程,利用Maxwell方程描述激光在厚介质中的传播,建立了介质中同时存在两种同位素的激光传播电离方程组,考察了原子蒸气参数和激光参数对厚介质中平均电离率和平均选择性的影响.研究结果表明:对于较厚的原子蒸气介质,激光功率的增加使平均电离率升高,平均选择性下降;对于相对较薄的介质,适当地降低激光功率可以同时提高平均电离率和平均选择性.存在一个正的激光延时使原子蒸气中目标同位素的平均电离率达到最大.尽量延长激光脉冲的宽度不仅可以同时提高目标同位素的平均电离率和平均选择性,还可以降低对激光脉冲之间相对延时的控制精度.     

背景气体对金属原子二维平面蒸发过程的影响

在原子蒸气法激光分离同位素中,金属原子蒸气宏观物理性质的空间分布会直接影响到分离过程的电离率和原料利用率.本文从分离过程的实际需求出发,建立了双组分气体的Bhatnagar-Gross-Krook模型方程组,并利用数值计算方法对方程进行求解,研究了背景气体对二维平面蒸发过程中原子蒸气宏观物理性质和蒸发速率的影响.研究结果表明:随着背景气体密度的增加,远离蒸发源位置处的金属原子蒸气密度增大,速度减小,温度升高,而近蒸发源位置处原子蒸气的性质则几乎不受影响,因而蒸发速率基本上不随背景气体密度发生变化.另外,随着尾料板温度的升高和对原子蒸气吸收率的增加,金属原子蒸气宏观物理性质受背景气体的影响逐渐下降.理论计算的结果对于分离装置的真空设计和光斑分布设计有较为重要的参考意义.     

转子支承系统频率方程伴随矩阵的平衡变换

传递矩阵－多项式方法在转子支承系统动力特性分析中得到了成功的应用，但对于超柔性超高速转子的数值计算困难依然存在。为获得转子支承系统的特征频率多项式，需引入比例换算、高次项缩减的计算技巧；求解频率方程时采用求特征多项式伴随矩阵全部特征值的方法。应用矩阵相似变换理论，对矩阵进行了一系列相似变换的平衡过程，大大减轻了伴随矩阵Ｅｕｃｌｉｄ范数大、各元素量级相差巨大的数值病态特征。一个典型的数值算例表明了平衡变换的重要性，最后给出了二个转子算例以验证算法及程序的正确性     

油阻尼器油膜压强与厚度关系的实验研究

阻尼器是机械结构中起到减振作用的重要部件.在各种阻尼器中,油阻尼器的应用非常广泛,这种阻尼器工作时,可能同时存在着粘性和挤压油膜两种阻尼作用.本文以离心机结构中的一种油阻尼器为研究对象,围绕油膜压强和油膜厚度之间的关系展开研究工作.实验采用激振器对阻尼芯进行单向简谐激振,并调节油膜厚度、激振频率、激振功率等参数,进行多组实验,得到油膜压强随油膜厚度的变化曲线,显示出粘性阻尼器随着油膜厚度的减小,逐渐向挤压油膜阻尼器过渡的过程.同时根据挤压油膜理论,采用雷诺方程和有限长轴承近似方法推导出实验用阻尼器模型的油膜压强表达式,将实验结果与理论公式加以对比,并进行一定的分析和讨论.