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利用阻抗梯度法实现准等熵压缩的数值模拟

本文利用一维有限差分程序对阻抗梯度飞片击靶的准等熵压缩过程进行了数值模拟,以钨为标准材料计算了飞片层数、阻抗分布指数、击靶速度、靶厚等因素对准等熵效果的影响。经计算飞片的制作在十层以下为宜,阻抗分布指数在2左右效果最好;击靶速度和靶厚要相互匹配,当速度较低时靶厚的选择范围相对较大,速度较高时靶不能太厚,在条件允许的情况下速度越低越好。最后提出了对飞片结构进行优化设计的基本思想并设计了一个飞片。利用自编程序计算了压缩过程的熵增。经计算飞片速度为4km/s时,钨在准等熵压缩下的总熵增约为冲击压缩到同一压力下熵增的20%,并且熵增主要是由第一次冲击压缩产生的,占总熵增的95%,以后过程的熵增变化很小,这说明第一次的冲击熵增对总熵增起决定性作用,也说明模型的准等熵性是比较好的。计算了准等熵加载下材料屈服强度的变化并与文献上冲击加载下的屈服强度进行了对比,结果为准等熵加载下材料的屈服强度明显大于冲击加载下的屈服强度,这说明材料强度的变化与  (本文共53页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物理学报》2018年04期
物理学报

基于神光Ⅲ原型装置开展的激光直接驱动准等熵压缩研究进展

1引言准等熵压缩是一种高效的材料动态压缩手段,其加载速率低,产生的熵增小,可以在材料中实现高压且相对低温的物质状态.该研究内容在武器物理、激光惯性约束聚变、天体物理等研究方向中均有重要应用[1-6].例如,激光惯性约束聚变中聚变材料的压缩过程即为准等熵压缩过程[6].目前,利用冲击压缩可以实现这样的超高压强,但会产生剧烈温升,只有准等熵压缩可以实现这种超高压且相对低温的物质状态.只要人们掌握了有力的准等熵压缩工具,即有望在实验室创造出行星的内部状态,开展星体特性的细致研究工作.在该研究领域,在几十年的时间里研究者先后发展出了电磁脉冲加载[7,8]、化爆[9]、气炮加载阻抗梯度飞片等[10]加载方法.但这些方法目前实现的最高准等熵压缩压强仅为几百GPa[11],一直难以获得显著突破.近年来,世界大国在激光整形方面都取得了巨大进步,已可以实现对激光脉冲波形的任意整形.这给准等熵压缩研究带来了前所未有的发展机遇,使得整形激光驱动准等熵...  (本文共10页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2016年05期
强激光与粒子束

聚龙一号装置上铜的准等熵压缩线测量实验研究

随着近年来脉冲功率技术的长足进步,以此发展起来的磁驱动加载技术日益成熟。磁驱动加载技术作为介于准静态加载和冲击加载的新型实验手段,可用于开展材料物性参数和动力学特性研究。实验中,装置将强流脉冲汇聚到两个平行的阴阳极电极板上,阴阳极通过短路帽相连,电流相向流经阴阳极的内侧表面,形成磁压力,从而加载电极上的样品,开展材料动力学特性研究。磁驱动平面加载实验中,理想情况下电极温升较小,并且电极内的磁压力能在样品内形成很高压力,或形成高速飞片冲击靶样品形成较高压力。根据文献[1]中的相关分析,需要材料有较小的密度、声阻抗和电阻率及较大的爆炸作用量。铝和铜因其较小的电阻率和良好的延展性等优点,成为目前实验中常用的电极材料。铜作为典型的过渡金属,现有状态方程数据也比较全,为验证和发展现有的准等熵加载实验技术,开展其准等熵压缩线测量对于加深和发展现在的磁驱动技术都很有帮助。本文详细介绍了聚龙一号装置上开展的铜的准等熵压缩线测量实验研究的实验方法...  (本文共6页) 阅读全文>>

《高压物理学报》2014年06期
高压物理学报

电磁驱动45钢准等熵压缩的实验研究

1引言等熵压缩是研究材料偏离Hugoniot(off-Hugoniot)性质的一种重要加载手段,其实验材料的温升较小、压缩程度较高,对于高能量密度物理和武器物理的基础研究有重要意义。等熵压缩是一个压力缓慢变化的过程,加载速率较低,靶内温升较小,材料的物理力学参量的变化主要由压力因素决定。因此,对材料进行等熵压缩,基本上可以解耦温度和压力因素对相关物理力学参量的影响,是深入细致地研究材料在动载荷下的响应特性、高压物态方程、高压本构方程和高压物性的重要技术手段[1-2]。在已有的众多准等熵加载技术中,磁驱动准等熵加载技术既能将样品材料压缩到较高的压力水平,又能保持较高的等熵程度,具有准等熵程度高、压力范围大、实验材料种类多、效费比高等特点[3]。目前,磁驱动准等熵加载技术能达到数百吉帕的等熵压力,已成为国外各个核武器物理实验室的研究前沿和热点[4-5],在武器相关材料性质和数据库的精密研究方面有广阔的应用前景。本工作利用流体物理研究...  (本文共4页) 阅读全文>>

《高压物理学报》2015年01期
高压物理学报

准等熵压缩下氟橡胶F_(2311)的动力学行为实验研究

1引言氟橡胶以其良好的化学、物理稳定性,良好的耐热性和较好的耐老化性,被广泛应用为聚合物粘结炸药的粘结剂。细观模拟计算结果表明,粘结剂的动力学特性对炸药的感度有重要影响。Handley[1]的计算结果显示,在冲击加载下,粘结剂的局部温升往往高于炸药颗粒。Baer等[2]的研究结果也显示,粘结剂的动力学特性有助于研究未反应炸药的动力学行为以及热点的形成机理。较宽压力范围内粘结剂的动力学行为研究,为细观模拟计算提供精确的实验数据,有助于深入认识聚合物粘结炸药细观尺度的力学响应特性和起爆机理。由于深入的细观模拟计算的需要,Hall[3]、Gustavsen[4]等利用准等熵压缩加载实验技术,先后研究了Estane、HTPB、Teflon、Kel-F等常用的PBX炸药粘结剂在准等熵压缩加载下的动力学响应特性,获得了这些粘结剂在0~5GPa范围内的状态方程实验数据。Baer等[2]利用准等熵压缩实验技术开展了PBX9501炸药及其组分相互...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理学报》2014年18期
物理学报

基于神光Ⅲ原型装置的激光加载条件下准等熵压缩实验研究进展

载[81等方法.激光加载的优点是压强高、应变率1引言 高、效率高、样品尺寸小.但缺点是存在预热影响,样品制作困难,实验条件要求高.本文较全面地介实验研宄在强冲击波作用下各种材料的状&帛了在神光III原型装置上开励直接驱动和间接方程,对于新材料科学、冲击波物理、地球物理学研驱动气库靶实验、激光直接驱动准等熵压缩实验’究等多个领域都有重要的理论意义和广阔的应用对实验靶型、实验结果、关键技术、实验特点和数据前景.激光驱动下的准等熵压缩技术是一种能够都进行了较详细的分析.提供更高压力、更低温升的实验技术,最近几年引 ‘ ‘起了国内外研究者的广泛兴趣丨1-8】.这种实验技术 2激光驱动准等熵压缩实验在高能量密度物理等研宄领域有着广阔的应用前景.实际上,理想的等熵压缩过程是不存在的,只 近年来,随着大型激光装置整形能力的提高,能做到近似等熵和准等熵.准等熵压缩线是介于 整形激光加载方式已成为国外大型激光装置开展冲击绝热线和理想等熵绝热线之间...  (本文共9页) 阅读全文>>