不同气流环境下激光辐照金属材料温升的数值模拟 被引量：21

1

作者 郑艳丽 杜太焦 +1 位作者 束庆邦 王建国 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2531-2534,共4页

研究了激光辐照金属材料过程中的氧化放热模型,采用有限元方法编制了计算程序,数值计算了激光辐照钢板在吹空气、吹氮气以及不吹气条件下温升的时空分布,分析了氧化放热量的大小。数值计算结果表明:吹氮气和不吹气条件下,钢板背表面温... 研究了激光辐照金属材料过程中的氧化放热模型,采用有限元方法编制了计算程序,数值计算了激光辐照钢板在吹空气、吹氮气以及不吹气条件下温升的时空分布,分析了氧化放热量的大小。数值计算结果表明:吹氮气和不吹气条件下,钢板背表面温升的差异不大;在吹空气条件下,氧化放热量约占钢板中沉积能量的34.6%。数值计算结果与文献报道的实验结果符合得很好。 展开更多

关键词 高能激光 温升 气流 氧化 有限元法

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激光烧蚀玻璃纤维/环氧树脂复合材料的能量耦合率模拟研究 被引量：11

2

作者 彭国良 杜太焦 +1 位作者 刘峰 张相华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期209-213,共5页

提出了一种计算玻璃纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀过程中能量耦合率的模型,并通过对激光辐照玻璃纤维/环氧树脂复合材料的数值模拟计算了烧蚀过程中的激光透射率及表面温度,与实验结果吻合较好。结果表明,利用该模型可以计算玻璃纤维/... 提出了一种计算玻璃纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀过程中能量耦合率的模型,并通过对激光辐照玻璃纤维/环氧树脂复合材料的数值模拟计算了烧蚀过程中的激光透射率及表面温度,与实验结果吻合较好。结果表明,利用该模型可以计算玻璃纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀过程中的能量耦合率。利用该模型进一步计算了不同激光强度下耦合系数的变化规律,计算结果表明,对玻璃纤维/环氧树脂复合材料的激光烧蚀,激光的吸收方式存在体吸收向面吸收转变的过程;激光强度越大,能量耦合率增大到稳定值所需时间越短,体吸收向面吸收转变的过程越快。 展开更多

关键词 激光技术 玻璃纤维 环氧树脂复合材料 激光能量耦合率 激光烧蚀 激光强度

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基于变形镜本征模式法校正大气热晕的数值模拟 被引量：8

3

作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 关奇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1-8,共8页

由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波... 由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波前重构方法的自适应光学系统校正大气热晕进行了数值模拟。数值模拟结果表明,与直接斜率法相比,变形镜本征模式法可以通过本征模式的选择,改变校正相位的空间频率成分,消除空间高频成分对热晕校正的影响,从而抑制相位补偿不稳定性的发生,提高自适应光学系统闭环控制的稳定性和对大气热晕的校正效果。 展开更多

关键词 大气光学 自适应光学 变形镜本征模式 波前重构 热晕效应 相位补偿不稳定性 数值模拟

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高能激光武器系统效能评估方法 被引量：7

4

作者 王玉恒 杜太焦 +1 位作者 刘峰 丁升 《四川兵工学报》 CAS 2008年第2期1-3,12,共4页

介绍了武器系统效能的概念和一般分析过程,在分析高能激光武器系统效能评估要素的基础上,以WSEIAC提出的效能分析ADC模型为基本框架,建立了系统效能的综合评价模型.同时,从作战角度出发,对模型中的可用性矩阵、可信性矩阵和能力矩阵进... 介绍了武器系统效能的概念和一般分析过程,在分析高能激光武器系统效能评估要素的基础上,以WSEIAC提出的效能分析ADC模型为基本框架,建立了系统效能的综合评价模型.同时,从作战角度出发,对模型中的可用性矩阵、可信性矩阵和能力矩阵进行了概念性的研究. 展开更多

关键词 系统效能评估 激光武器 作战效能

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I型裂纹虚拟裂纹闭合法的误差分析及修正 被引量：5

5

作者 彭国良 闫辉 +1 位作者 杜太焦 张相华 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期280-283,共4页

对虚拟裂纹闭合法的误差来源进行了分析.依据Griffith的椭圆裂纹近似理论,针对虚拟裂纹闭合法的位移相等假设,提出了一种修正方法.用有限元程序计算了二维I型裂纹的扩展问题,并与理论近似解做了比较.计算结果表明,修正以后可以得到更好... 对虚拟裂纹闭合法的误差来源进行了分析.依据Griffith的椭圆裂纹近似理论,针对虚拟裂纹闭合法的位移相等假设,提出了一种修正方法.用有限元程序计算了二维I型裂纹的扩展问题,并与理论近似解做了比较.计算结果表明,修正以后可以得到更好的精度,在裂纹长度较短时,修正效果更好. 展开更多

关键词 虚拟裂纹闭合法 误差分析 有限元 修正

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高温气体中的激光击穿效应 被引量：1

6

作者 杜太焦 王筠华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期426-430,共5页

通过对电子能量分布函数所满足的 Boltzmann方程的求解 ,得到了高温氧原子气体中激光产生电离击穿效应时的束流强度阈值。这一阈值远小于在低温氧分子气体中产生电离击穿的阈值 ,最多可相差两个数量级。导致这一现象出现的主要原因是原... 通过对电子能量分布函数所满足的 Boltzmann方程的求解 ,得到了高温氧原子气体中激光产生电离击穿效应时的束流强度阈值。这一阈值远小于在低温氧分子气体中产生电离击穿的阈值 ,最多可相差两个数量级。导致这一现象出现的主要原因是原子和分子的能级分布和激发自由度有很大的差别。 展开更多

关键词 激光 大气击穿 BOLTZMANN方程 阈值 自由度 高温气体

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激光大气传输热晕与光束抖动综合效应的数值模拟 被引量：4

7

作者 陈志华 杜太焦 +1 位作者 王建国 闫伟 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期251-253,256,共4页

研究了激光大气传输中热晕与光束抖动综合效应的数值模拟方法。一般情况下采用统计方法模拟光束抖动,当光束抖动频率远小于或远大于热晕特征频率时,用卷积的方法计算热晕与光束抖动综合作用下的光束远场光斑的光强分布。为了检验数值模... 研究了激光大气传输中热晕与光束抖动综合效应的数值模拟方法。一般情况下采用统计方法模拟光束抖动,当光束抖动频率远小于或远大于热晕特征频率时,用卷积的方法计算热晕与光束抖动综合作用下的光束远场光斑的光强分布。为了检验数值模拟方法的正确性,针对聚焦Gauss光束,计算了热晕与光束抖动综合作用下,焦平面上的光强分布。计算结果与经验公式的计算结果符合得很好,验证了数值模拟方法的正确性。 展开更多

关键词 光束抖动 热晕 聚焦光束 大气传输 数值模拟

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含源项双曲守恒方程的保平衡HLL格式

8

作者 彭国良 王仲琦 +3 位作者 张俊杰 任泽平 谢海燕 杜太焦 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第1期105-111,共7页

针对含源项的双曲守恒方程给出了一种新的有限体积格式.经典的有限体积格式不能正确地模拟对流通量项和外力之间的平衡所产生的动力学问题.为解决这个问题,仿照经典的HLL近似Riemann求解器设计思路设计了含源项的近似Riemann求解器.针... 针对含源项的双曲守恒方程给出了一种新的有限体积格式.经典的有限体积格式不能正确地模拟对流通量项和外力之间的平衡所产生的动力学问题.为解决这个问题,仿照经典的HLL近似Riemann求解器设计思路设计了含源项的近似Riemann求解器.针对含重力源项的一维流体Euler方程和理想磁流体方程,通过对通量计算格式的修正得到了保平衡HLL格式(WB-HLL),并给出了保平衡的证明.针对一维Euler方程和理想磁流体给出了两个算例,比较了传统HLL格式和提出的WB-HLL格式的计算精度.计算结果表明,WB-HLL格式精度更高,收敛更快. 展开更多

关键词 双曲守恒方程 源项 近似Riemann求解器 保平衡格式 有限体积方法

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亚声速球/柱尾流对激光传输影响的数值模拟 被引量：3

9

作者 关奇 杜太焦 +2 位作者 陈志华 闫伟 彭国良 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期33-39,共7页

采用大涡模拟方法计算了来流速度为0.4 Ma情况下球/柱形结构附近的流场,根据密度数据计算了光程差及气动相屏,并研究了尾流对激光传输的影响。结果表明:光程差空间均方根的时间平均值随发射角增大而增大,发射角从120°增加到148
... 采用大涡模拟方法计算了来流速度为0.4 Ma情况下球/柱形结构附近的流场,根据密度数据计算了光程差及气动相屏,并研究了尾流对激光传输的影响。结果表明:光程差空间均方根的时间平均值随发射角增大而增大,发射角从120°增加到148°时,其数值从0.11μm增加到0.28μm;光程差空间均方根随时间变化剧烈,发射角为148°时,其时间均方根可达0.04μm;球/柱尾流对激光传输有很大影响,发射角为148°情况下,Strehl比的时间平均值为0.33,并且Strehl比的时间平均值随发射角的增大而减小,发射角从120°增加到148°过程中,Strehl比的时间平均值减小了59%;Strehl比随时间变化剧烈,其时间均方根大于0.05。 展开更多

关键词 尾流 气动光学效应 激光传输 大涡模拟

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高速目标激光辐照温升效应仿真研究 被引量：3

10

作者 杜太焦 束庆邦 +1 位作者 陈志华 张相华 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2010年第4期271-274,共4页

为了研究目标高速运动情况下,高速气流对流换热对激光辐照效应的影响,通过编制了高速目标激光辐照温升效应仿真程序。考虑了对流换热因素和材料参数随温度的变化。为了保证仿真结果的可信性,从理论和实验两方面对仿真模型的算法和参数... 为了研究目标高速运动情况下,高速气流对流换热对激光辐照效应的影响,通过编制了高速目标激光辐照温升效应仿真程序。考虑了对流换热因素和材料参数随温度的变化。为了保证仿真结果的可信性,从理论和实验两方面对仿真模型的算法和参数进行了验证。仿真计算结果表明,对流换热在一定程度上减弱了激光辐照下材料的温升效应,但针对激光辐照下的其它效应,对流换热的影响程度与具体应用有关。 展开更多

关键词 高速目标 激光 辐照效应 数值仿真

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激光武器靶面强度参数评估方法 被引量：2

11

作者 杜太焦 陈志华 +1 位作者 闫伟 王建国 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期129-131,共3页

通过对不同应用情况下激光武器靶面强度参数定义及其影响因素的分析,建立了激光武器靶面强度参数评估模型。针对评估模型中的大气传输模型、靶面光斑形状分析、靶面长曝光功率密度、靶面瞬时功率密度概率分布等问题进行了详细的讨论,并... 通过对不同应用情况下激光武器靶面强度参数定义及其影响因素的分析,建立了激光武器靶面强度参数评估模型。针对评估模型中的大气传输模型、靶面光斑形状分析、靶面长曝光功率密度、靶面瞬时功率密度概率分布等问题进行了详细的讨论,并给出了相应的计算方法和实验数据分析方法。初步提出了使用蒙特卡洛方法来解决评估模型中评估参数的随机性问题,并对评估参数统计分布的获取进行了简要说明。 展开更多

关键词 激光武器 靶面强度参数 评估

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聚焦不等晕性对自适应光学位相补偿影响的数值模拟 被引量：2

12

作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 张相华 《现代应用物理》 2013年第4期330-334,共5页

采用自编的数值模拟程序,数值模拟了激光在大气传输中的聚焦不等晕性,分析了不同激光波长、激光发射口径、大气湍流强度及信标光高度下,聚焦不等晕性对激光发射自适应光学系统波前校正的影响,数值模拟结果与解析公式计算结果吻合较好。... 采用自编的数值模拟程序,数值模拟了激光在大气传输中的聚焦不等晕性,分析了不同激光波长、激光发射口径、大气湍流强度及信标光高度下,聚焦不等晕性对激光发射自适应光学系统波前校正的影响,数值模拟结果与解析公式计算结果吻合较好。数值模拟结果表明,在其他条件不变的情况下,激光发射口径越大,或者湍流强度越强,聚焦不等晕性对激光发射自适应光学系统波前校正的影响就越大;激光导星的高度越高,聚焦不等晕性的影响越小。 展开更多

关键词 聚焦不等晕性 激光导星 激光发射自适应光学系统 数值模拟

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截断Gauss光束远场参数预估 被引量：1

13

作者 关奇 杜太焦 +3 位作者 陈志华 闫伟 高银军 张冬晓 《现代应用物理》 2022年第3期39-46,共8页

针对激光在大气中传输时受到大气吸收、大气散射、衍射和大气湍流等因素引起的光束质量下降等问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,给出了不同截断情况的Gauss光束经过大气传输后远场光斑63.2%环围能量半径的计算公式。计算了不同... 针对激光在大气中传输时受到大气吸收、大气散射、衍射和大气湍流等因素引起的光束质量下降等问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,给出了不同截断情况的Gauss光束经过大气传输后远场光斑63.2%环围能量半径的计算公式。计算了不同传输距离和不同高度情况下,目标处直径为5 cm圆域内的平均功率密度,并根据上述结果分析了不同截断情况下的最大毁伤距离。结果表明:平均功率密度随传输距离的增加呈指数衰减;由于湍流影响,发射仰角越大,最大毁伤距离越远;发射口径不变时,最大毁伤距离随发射光束束腰的大小而变化,束腰半径在0.5倍发射口径附近,毁伤范围最大;毁伤阈值为2 W·cm^(-2)时,最大毁伤高度约为最大毁伤水平距离的2倍。 展开更多

关键词 激光传输 大气湍流 光纤激光

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多孔介质传热特性的细观模拟 被引量：2

14

作者 闫辉 杜太焦 彭国良 《现代应用物理》 2017年第2期83-89,共7页

基于随机介质的谱分解理论,建立了二维多孔介质的细观模型,发展了多孔介质传热问题的多松弛格子Boltzmann方法求解算法,模拟了恒定热流加载下含基体孔隙复合材料的传热过程,计算了碳化硅多孔材料的等效热导率。结果表明,多孔介质的传热... 基于随机介质的谱分解理论,建立了二维多孔介质的细观模型,发展了多孔介质传热问题的多松弛格子Boltzmann方法求解算法,模拟了恒定热流加载下含基体孔隙复合材料的传热过程,计算了碳化硅多孔材料的等效热导率。结果表明,多孔介质的传热过程与孔隙率、孔隙结构密切相关,孔隙率越大材料传热性能越差,等孔隙率条件下,多孔介质沿某一方向的等效热导率随该方向孔隙自相关长度的增加而变大。 展开更多

关键词 多孔介质 细观模拟 格子BOLTZMANN方法 等效热导率

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气流作用下激光熔穿金属板效应研究 被引量：2

15

作者 彭国良 韦成华 +1 位作者 杜太焦 张相华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第6期231-236,共6页

建立了气流作用下激光辐照金属的数值模型,利用CFD软件模拟了不同气流速度、不同厚度金属锡板的激光辐照熔化烧蚀过程,并对比了实验结果。通过研究液态金属迁移机理及对流散热机理,分析了气流速度对不同厚度金属板的辐照效应的影响。研... 建立了气流作用下激光辐照金属的数值模型,利用CFD软件模拟了不同气流速度、不同厚度金属锡板的激光辐照熔化烧蚀过程,并对比了实验结果。通过研究液态金属迁移机理及对流散热机理,分析了气流速度对不同厚度金属板的辐照效应的影响。研究结果表明,较厚金属板的辐照过程中会形成较深的熔坑,使得相同气流速度下熔化的液态金属较难移除,导致熔穿时间随气流速度增大而减小;较薄金属板的熔坑较浅,液态金属容易移除,由于移除的金属液滴混合在空气中增强了对流换热效果,因此熔穿时间随气流速度增大而增大。 展开更多

关键词 激光技术 激光辐照 气流 金属熔化物迁移 对流散热

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基于相关波前探测算法校正热晕的数值模拟 被引量：2

16

作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 关奇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期198-202,共5页

建立了采用相关波前探测算法(Correlation wave-front sensing algorithm,COR)的自适应光学(Adaptive Optics,AO)系统的数值模型,对准直光束大气传输自适应光学校正进行了数值模拟,分析了不同热晕强度条件下光子噪声和读出噪声对系统校... 建立了采用相关波前探测算法(Correlation wave-front sensing algorithm,COR)的自适应光学(Adaptive Optics,AO)系统的数值模型,对准直光束大气传输自适应光学校正进行了数值模拟,分析了不同热晕强度条件下光子噪声和读出噪声对系统校正效果的影响,并与质心(Center of Gravity,COG)算法和阈值质心(Threshold Center of Gravity,TCOG)算法进行了对比。数值模拟结果表明,COR算法对噪声和热晕强度的变化具有更好的鲁棒性,可以提高夏克-哈特曼波前探测器(ShackHartmann Wave-front Sensor,SH-WFS)在低信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)条件下的波前探测精度,同时还可以较好地抑制噪声诱发的相位补偿不稳定性(Phase Compensation Instability,PCI),改善低信噪比条件下大气热晕校正的稳定性。 展开更多

关键词 自适应光学 相关波前探测算法 噪声 热晕效应 位相补偿不稳定性

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亚声速球/柱流场对激光传输影响的数值模拟 被引量：2

17

作者 关奇 陈志华 +2 位作者 杜太焦 闫伟 彭国良 《现代应用物理》 2015年第1期32-36,共5页

采用大涡模拟的方法计算了来流速度为0.6 Ma的球/柱体附近的流场,并采用相屏法研究了该流场对激光传输的影响。结果表明:球头附近的流场引起的气动光学效应对传输到远场的激光光斑特性有较大影响,影响程度随激光传输方向而变化,并且激... 采用大涡模拟的方法计算了来流速度为0.6 Ma的球/柱体附近的流场,并采用相屏法研究了该流场对激光传输的影响。结果表明:球头附近的流场引起的气动光学效应对传输到远场的激光光斑特性有较大影响,影响程度随激光传输方向而变化,并且激光发射孔径越大、激光波长越短,影响程度越大。 展开更多

关键词 激光传输 气动光学效应 大涡模拟

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大气湍流位相畸变自适应光学校正的数值分析 被引量：2

18

作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 王建国 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期23-24,共2页

实现了自适应光学系统校正激光大气湍流位相畸变的数值模拟,研究了自适应光学系统的校正效率随湍流强度的变化规律以及横向风速对自适应光学校正效果的影响。结果表明,自适应光学系统能够校正湍流造成的激光波前位相畸变,提高靶面激光... 实现了自适应光学系统校正激光大气湍流位相畸变的数值模拟,研究了自适应光学系统的校正效率随湍流强度的变化规律以及横向风速对自适应光学校正效果的影响。结果表明,自适应光学系统能够校正湍流造成的激光波前位相畸变,提高靶面激光峰值功率密度,降低靶面激光强度起伏。湍流强度对于自适应光学系统的校正效率有比较大的影响,湍流强度较弱和较强,自适应光学系统的校正效率均不高;只有中等强度的湍流,校正效率最高。此外,横向风速对于自适应光学系统的校正效果也有比较大的影响,随着横向风速的增大,自适应光学系统的校正效果不断变差。 展开更多

关键词 大气湍流 自适应光学校正 数值模拟

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热晕效应模式法自适应光学校正的数值模拟 被引量：2

19

作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 关奇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1-7,共7页

改进了泽尼克模式波前重构数值模拟方法,避免了传统方法中大量的面积分运算,对准直光束瞬态热晕效应模式法自适应光学校正进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,由于模式混淆误差的影响,使泽尼克重构模式阶数的选择受限,即存在一个最... 改进了泽尼克模式波前重构数值模拟方法,避免了传统方法中大量的面积分运算,对准直光束瞬态热晕效应模式法自适应光学校正进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,由于模式混淆误差的影响,使泽尼克重构模式阶数的选择受限,即存在一个最大的重构模式阶数,大于该模式阶数会导致校正效果迅速变差,且最大模式阶数的大小与热晕强度无关。对于子孔径分布为8×8的69单元自适应光学系统,最大模式阶数为37阶;同直接斜率法相比,泽尼克模式法可以通过重构模式选择,提高自适应光学系统对热晕校正的稳定性,抑制热晕补偿不稳定性的发生。 展开更多

关键词 自适应光学 泽尼克模式法 热晕效应 相位补偿不稳定性 数值模拟

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等离子体性质对磁泡的影响

20

作者 彭国良 张俊杰 +3 位作者 王仲琦 任泽平 谢海燕 杜太焦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第21期414-423,共10页

利用三维混合模拟程序计算了大量超热碎片离子在低密度背景等离子体中爆炸膨胀的过程.通过定量计算磁泡的变化过程和磁泡对碎片云运动的约束效果,分析了背景等离子体电荷密度、背景离子原子量、碎片离子荷质比等参数对磁泡的影响.计算... 利用三维混合模拟程序计算了大量超热碎片离子在低密度背景等离子体中爆炸膨胀的过程.通过定量计算磁泡的变化过程和磁泡对碎片云运动的约束效果,分析了背景等离子体电荷密度、背景离子原子量、碎片离子荷质比等参数对磁泡的影响.计算结果表明,背景电荷密度对磁泡和碎片云的运动有重要影响.在碎片云扩张早期,背景离子原子量对磁泡扩张影响较小,但对后期碎片云的运动有一定影响.当碎片离子荷质比较小时,离子回旋半径大于磁泡半径,此时磁泡半径较小,且磁泡无法约束碎片云.当碎片离子荷质比较大时,离子回旋半径小于磁泡半径,如果此时背景电荷密度较低,磁泡和碎片云的早期扩张几乎不受碎片离子荷质比影响,但对系统后续演化有一定影响,如果此时背景电荷密度较大,碎片离子荷质比对磁泡和碎片云的运动有较大影响. 展开更多

关键词 磁泡 碎片云 背景电荷密度 背景离子原子量 碎片离子荷质比

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