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非平衡态等离子体的仿真研究现状与新进展 被引量：45
1
作者 荣命哲 刘定新 +1 位作者 李美 王伟宗 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期271-282,共12页
非热力学平衡态等离子体技术既是现代工业的关键技术之一,也是未来高科技的重要发展方向。通过仿真研究深入揭示此类等离子体的微观机理,阐明等离子体的宏观特性变化规律,对于提高科学认知水平并促进产业发展具有重要意义。传统的仿真... 非热力学平衡态等离子体技术既是现代工业的关键技术之一,也是未来高科技的重要发展方向。通过仿真研究深入揭示此类等离子体的微观机理,阐明等离子体的宏观特性变化规律,对于提高科学认知水平并促进产业发展具有重要意义。传统的仿真研究主要集中于低气压条件下的非热力学平衡态等离子体,在大气压及更高气压条件下开展较少。本文主要针对高气压非热力学平衡态等离子体,对国内外仿真模型进行了综述。非热力学平衡态等离子体一般包括局部化学平衡和非化学平衡两种状态,前者中的粒子组分可由宏观的热力学统计原理计算得到,后者必需考察微观的物理和化学过程。针对局部化学平衡态等离子体,介绍了双温度条件下微观粒子组分和宏观物理特性分布规律的计算模型,重点讨论了基于质量作用定律、吉布斯自由焓最小化原理与化学动力学方法的粒子组分计算方法;针对非化学平衡态等离子体,介绍了基于漂移-扩散原理的流体模型和化学动力学模型,提出了全局模型与流体模型的联合仿真新方法。 展开更多
关键词 非热力学平衡 局部化学平衡 非化学平衡 双温模型 全局模型
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多脉冲飞秒激光深小孔的加工 被引量：19
2
作者 胡梦宁 葛励成 +2 位作者 张晋平 陈玉萍(指导) 陈险峰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期88-94,共7页
利用改进的双温模型理论,表征了多脉冲飞秒激光对厚的金属铝的烧蚀情况,并在实验上予以验证。用有限差分法对飞秒激光在金属铝表面烧蚀过程的温度场进行了三维数值模拟,预测了孔在激光能量密度、脉冲个数、激光束腰半径等不同激光参数... 利用改进的双温模型理论,表征了多脉冲飞秒激光对厚的金属铝的烧蚀情况,并在实验上予以验证。用有限差分法对飞秒激光在金属铝表面烧蚀过程的温度场进行了三维数值模拟,预测了孔在激光能量密度、脉冲个数、激光束腰半径等不同激光参数作用下的孔径与深度。实验发现,激光能量密度和脉冲个数是影响小孔形貌的主要因素,且多脉冲烧蚀阈值明显低于单脉冲烧蚀阈值。讨论了准贝塞尔光束在最大准直距离内无衍射的特性,分析了贝塞尔光束对于深小孔加工的提升特性。 展开更多
关键词 激光光学 激光加工 高深径比 双温模型 贝塞尔光束
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双温方程用于飞秒激光烧蚀金属的模拟分析 被引量：16
3
作者 陈安民 姜远飞 +2 位作者 刘航 金明星 丁大军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期847-851,共5页
讨论了双温模型在不同近似下的电子热传导率对于模拟飞秒激光烧蚀金属过程中靶材的电子温度和晶格温度分布的影响,用有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金属靶的过程的温度场进行了一维数值计算,以铜靶为例给出了靶材电子与晶格温度分布随时... 讨论了双温模型在不同近似下的电子热传导率对于模拟飞秒激光烧蚀金属过程中靶材的电子温度和晶格温度分布的影响,用有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金属靶的过程的温度场进行了一维数值计算,以铜靶为例给出了靶材电子与晶格温度分布随时间和深度的演化规律并进行了分析,结果表明不同近似下电子热传导率对于模拟温度分布计算结果有着重要的影响。 展开更多
关键词 激光烧蚀 电子热传导率 双温模型 金属薄膜
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泡沫金属内石蜡相变凝固的数值模拟 被引量：16
4
作者 陈振乾 顾明伟 施明恒 《热科学与技术》 CAS CSCD 2010年第2期106-111,共6页
研究了泡沫金属中相变材料的相变熔化过程,由于金属骨架和相变材料传热性能的巨大差异,建立了骨架和相变材料的双温度模型,采用显热容法进行了数值模拟。模拟结果显示,相变材料中填充泡沫金属,能有效改善相变材料的温度分布;在相变时,... 研究了泡沫金属中相变材料的相变熔化过程,由于金属骨架和相变材料传热性能的巨大差异,建立了骨架和相变材料的双温度模型,采用显热容法进行了数值模拟。模拟结果显示,相变材料中填充泡沫金属,能有效改善相变材料的温度分布;在相变时,骨架与相变材料的温差较大,局部热不平衡明显;泡沫金属孔隙率越小,石蜡熔化越快。 展开更多
关键词 泡沫金属 相变传热 孔隙率 双温度模型
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飞秒激光加工机理及仿真研究进展 被引量：13
5
作者 吴雪峰 梅三林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第19期50-66,共17页
目前,微加工和精加工技术的迅速发展对微型化加工技术提出了更高的要求:将加工尺度提高到微米甚至纳米级,并且能够在材料内部实现三维立体微加工。飞秒激光可以突破衍射极限的限制,打破了加工极限,是当前先进制造技术的热点。本文综述... 目前,微加工和精加工技术的迅速发展对微型化加工技术提出了更高的要求:将加工尺度提高到微米甚至纳米级,并且能够在材料内部实现三维立体微加工。飞秒激光可以突破衍射极限的限制,打破了加工极限,是当前先进制造技术的热点。本文综述了飞秒激光加工的发展历程和机理,并从库仑爆炸模型、微爆炸模型、色心模型以及双光子电离模型等方面对激光加工机理进行了阐述。对于飞秒激光的超快作用过程,仿真是分析加工机理、研究激光与材料作用过程的主要手段。分析了飞秒激光仿真所采用的双温模型、分子动力学模型及复合模型的特点及其适用范围,为飞秒激光加工的理论研究提供依据。最后指出了目前飞秒激光加工技术存在的问题,并对该技术的发展进行了展望。 展开更多
关键词 激光技术 飞秒激光 加工机理 双温模型 分子动力学模型
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高频飞秒激光对硅材料烧蚀的热积累效应 被引量：12
6
作者 李志明 聂劲松 +1 位作者 胡瑜泽 王磊 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期410-415,共6页
对硅材料飞秒激光损伤进行了数值模拟。首先,在飞秒激光与硅相互作用的双温模型中引入能带电子激发、双光子吸收,俄歇复合等一系列非线性项,通过每一个光场半周期中的麦克斯韦电磁场公式,得出材料中不同时间的光场强度,作为描述材料对... 对硅材料飞秒激光损伤进行了数值模拟。首先,在飞秒激光与硅相互作用的双温模型中引入能带电子激发、双光子吸收,俄歇复合等一系列非线性项,通过每一个光场半周期中的麦克斯韦电磁场公式,得出材料中不同时间的光场强度,作为描述材料对光强的响应物质方程的输入项。通过麦克斯韦方程与物质方程间的迭代可以得到烧蚀的硅的一系列参数,如电子浓度、晶格温度等。在此基础上分析了皮秒、亚皮秒量级双脉冲和三脉冲飞秒激光作用下,激光能量密度和脉冲延迟时间对热积累效应的影响。 展开更多
关键词 飞秒激光 多脉冲 双温方程 热积累效应
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飞秒激光与硅的相互作用过程理论研究 被引量：11
7
作者 邵俊峰 郭劲 王挺峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期2419-2424,共6页
理解超短激光与材料的相互作用过程与机理是开展超短激光加工等工程应用的基础。首先引入电子激发项、双光子吸收、俄歇复合项等改进双温,使其较准确地适应于飞秒激光与半导体硅材料的相互作用过程。然后,分析了热损伤效应和"非热&... 理解超短激光与材料的相互作用过程与机理是开展超短激光加工等工程应用的基础。首先引入电子激发项、双光子吸收、俄歇复合项等改进双温,使其较准确地适应于飞秒激光与半导体硅材料的相互作用过程。然后,分析了热损伤效应和"非热"损伤效应的影响。最后,开展了双脉冲飞秒激光与硅的相互过程研究,并分析了电子密度、晶格温度对于损伤积累效应的影响。理论模型得到单脉冲激光损伤阈值为0.25 J/cm2,此时主要表现为热损伤;当入射能量密度大于0.53 J/cm2时,主要表现为"非热"损伤。双脉冲激光作用表明,脉冲间隔不大于100 ns(激光重频10 MHz)表现出明显的热积累效应,并显著降低损伤阈值。此时,第一个脉冲造成的电子密度升高(≤1026/m3)对损伤的贡献较小;而第一个脉冲引起的晶格温升将导致极高的电子激发以及晶格温升(≥800 K),对损伤起主要贡献作用。该研究对于激光微加工、激光防护等领域具有参考意义。 展开更多
关键词 双温模型 非热损伤 损伤积累 飞秒激光 单晶硅
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数值模拟飞秒激光加热金属的热电子发射 被引量：11
8
作者 陈安民 高勋 +3 位作者 姜远飞 丁大军 刘航 金明星 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期7198-7202,共5页
研究了超短超强激光脉冲与薄膜靶相互作用中产生的电子热发射.当超短激光脉冲与薄膜靶相互作用时,首先入射超短脉冲激光对吸收深度内的自由电子进行热激发;接下来热激发电子将能量传递到附近的晶格,再通过电子和晶格二体系的热传导,以... 研究了超短超强激光脉冲与薄膜靶相互作用中产生的电子热发射.当超短激光脉冲与薄膜靶相互作用时,首先入射超短脉冲激光对吸收深度内的自由电子进行热激发;接下来热激发电子将能量传递到附近的晶格,再通过电子和晶格二体系的热传导,以及电子晶格间的热耦合,将能量传递到材料的内部.因此,电子在皮秒级甚至更短的时间内不能与晶格进行能量耦合,使电子温度超出晶格温度很多,电子热发射就变得非常明显了.用双温方程联合Richardson-Dushman方程的方法对飞秒脉冲激光照射金属靶的电子热发射进行了研究,结果发现电子热发射对飞秒激光照射下的金属靶材的电子温度和晶格温度的变化有着重要的影响,同时薄膜厚度与激光的能量密度直接影响热电子的发射。 展开更多
关键词 激光烧蚀 双温模型 电子发射
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基于COMSOL的皮秒激光单脉冲烧蚀铜片 被引量：10
9
作者 纪利平 宋梓钰 +2 位作者 孙亚萍 王兴盛 李成玉 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第10期192-198,共7页
利用COMSOL仿真软件建立了铜片双温模型,通过控制变量,数值研究了光斑半径和激光能量对电子与晶格温度的影响,并预测了烧蚀形貌。结果表明,单脉冲激光光斑半径越大,铜片的烧蚀深度越小,烧蚀面积越大;激光能量越高,铜片的烧蚀深度越大,... 利用COMSOL仿真软件建立了铜片双温模型,通过控制变量,数值研究了光斑半径和激光能量对电子与晶格温度的影响,并预测了烧蚀形貌。结果表明,单脉冲激光光斑半径越大,铜片的烧蚀深度越小,烧蚀面积越大;激光能量越高,铜片的烧蚀深度越大,烧蚀面积越大。实验结果进一步证实了仿真的可靠性。 展开更多
关键词 激光技术 激光加工 COMSOL仿真 双温模型 温度场
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泡沫铝和石蜡复合相变材料的传热特性分析 被引量：8
10
作者 黄欣鹏 唐超权 +1 位作者 施娟 陈振乾 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期73-78,共6页
通过将融化的石蜡注入泡沫铝构成复合相变材料,能有效改善复合相变材料石蜡的导热性能.以两边定壁温、两边绝热的正方形泡沫铝复合石蜡相变材料为研究对象,利用双温度模型分析了纯石蜡、低密度泡沫铝复合石蜡、高密度泡沫铝复合石蜡的... 通过将融化的石蜡注入泡沫铝构成复合相变材料,能有效改善复合相变材料石蜡的导热性能.以两边定壁温、两边绝热的正方形泡沫铝复合石蜡相变材料为研究对象,利用双温度模型分析了纯石蜡、低密度泡沫铝复合石蜡、高密度泡沫铝复合石蜡的传热特性.采用相似理论得出双温度模型的理论解形式,并以显热容法数值模拟了相变传热过程.结果表明:经过简化的双温度模型的理论解与数值解高度吻合,在正方形中二维传热可以简化为一维传热来进行求解;泡沫铝复合石蜡相变材料的导热系数比纯石蜡有了较大改善;相变过程中石蜡和泡沫铝之间的温度差不可忽略. 展开更多
关键词 复合相变材料 泡沫铝 双温度模型 显热容法 相似理论 有限容积法
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飞秒激光蚀除金属的分子动力学模拟 被引量：5
11
作者 刘璇 王扬 赵丽杰 《微细加工技术》 2004年第4期56-63,共8页
采用耦合一维双温模型的分子动力学方法,从连续及原子级的角度详尽描述了飞秒激光与金属的相互作用过程。建模时不仅考虑了激光能量的吸收方式、电子热传输及电子 晶格间的能量交换,而且对底部边界进行了特殊处理,采用简单而有效的速度... 采用耦合一维双温模型的分子动力学方法,从连续及原子级的角度详尽描述了飞秒激光与金属的相互作用过程。建模时不仅考虑了激光能量的吸收方式、电子热传输及电子 晶格间的能量交换,而且对底部边界进行了特殊处理,采用简单而有效的速度减幅技术,既能防止靶材底部断裂,又能保证有效蚀除。分析了靶材内部温度、压力的分布特征及应力约束条件下的蚀除机制。模拟结果表明,靶材是在卸载波及被反射的压力波的共同作用下发生断裂;较高脉冲能量密度下蚀除产物由多个大团簇组成,而较低能量密度下只包含单个团簇,这是应力约束条件下金属蚀除的主要特征。同时,深入探讨了激光诱导压力波的成因及其传播规律,预测了压力波的波速。确定了蚀除阈值,同实验数据完全吻合,并证明了有过热现象的存在。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 飞秒激光蚀除 双温模型
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耦合系数对激光辐照金属材料温度场的影响 被引量：7
12
作者 石云飞 卢立中 +2 位作者 王纪俊 许伯强 花世群 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期252-258,共7页
为研究耦合系数随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生的温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,计算得... 为研究耦合系数随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生的温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,计算得到了短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场瞬态分布,比较了耦合系数随温度变化和不随温度变化两种情况下温度场的区别,并进一步得到了两种情况下激光辐照金属材料金后辐照区域附近晶格的轴向分布和径向分布。数值结果表明:随温度变化的耦合系数不仅影响电子和晶格温度的上升快慢和最大值,而且影响着温度场的空间分布。该研究为飞秒激光辐照金属激励产生应力场、超声波声场等的进一步研究提供了理论基础。 展开更多
关键词 激光技术 飞秒激光 双温模型 有限元方法
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X射线自由电子激光与金属钌相互作用双温模型的数值分析
13
作者 海雪 张斐斐 +3 位作者 温阿利 殷亚茹 任翠兰 怀平 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期15-24,共10页
金属钌(Ru)具有优异的力学性能和化学稳定性,同时具有高反射率、较大临界角等优异性能,是自由电子激光装置中光学元件的候选镀层材料之一。本文对X射线自由电子激光(X-ray Free-electron Lasers,XFEL)脉冲与金属钌薄膜相互作用过程进行... 金属钌(Ru)具有优异的力学性能和化学稳定性,同时具有高反射率、较大临界角等优异性能,是自由电子激光装置中光学元件的候选镀层材料之一。本文对X射线自由电子激光(X-ray Free-electron Lasers,XFEL)脉冲与金属钌薄膜相互作用过程进行了模拟,采用数值方法求解双温模型(Two-temperature Model,TTM),得到了电子和晶格温度随时间的演化规律。获得激光的脉冲宽度、能量密度、穿透深度、材料的电声子耦合系数等对激光与金属钌相互作用过程中热效应的影响规律。通过对X射线自由电子激光脉冲与金属相互作用过程的双温模型数值解,可以获得材料中电子和晶格温度随时间的演化规律,并探究光源的参数对其热传输过程的影响。研究发现,金属钌晶格平衡温度与能量密度呈正相关;金属钌电子最高温度随脉冲宽度的增加而降低;金属钌的晶格平衡温度随穿透深度的减小而增加,最终趋于稳定;电子-声子平衡时间与电声子耦合系数呈负相关。本文获得X射线自由电子激光脉冲与金属钌相互作用的相关数据及基本演化规律,有助于进一步理解金属钌在激光辐照作用下材料的热效应演化机制,为自由电子激光装置光学元件薄膜材料的选取及辐照性能分析提供理论依据。 展开更多
关键词 X射线自由电子激光 金属钌薄膜 双温模型 数值分析
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碳氢燃料超燃冲压发动机热非平衡效应
14
作者 吴忧 陈兵 +1 位作者 杨庆春 徐旭 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期259-271,共13页
高超声速流动往往伴随着热化学非平衡效应,而热化学非平衡效应会对高超声速推进系统内的流动、燃烧带来一系列影响。采用双温度热化学非平衡模型以及热力学平衡模型,对飞行条件为马赫数10、高度29 km的煤油燃料超燃冲压发动机进行数值模... 高超声速流动往往伴随着热化学非平衡效应,而热化学非平衡效应会对高超声速推进系统内的流动、燃烧带来一系列影响。采用双温度热化学非平衡模型以及热力学平衡模型,对飞行条件为马赫数10、高度29 km的煤油燃料超燃冲压发动机进行数值模拟,研究了热非平衡效应对发动机流动、燃烧及性能的影响。结果表明:热非平衡效应可以通过改变斜激波角度进而影响发动机内的流场结构和掺混效率。尽管热非平衡态下燃烧室前部的平衡温度较高,可以促进凹腔上游的燃烧,但对于凹腔后部的燃烧,热非平衡效应降低了热释放率峰值及燃烧效率。喷管中的振动非平衡效应可影响推力。总的来说,热非平衡效应降低了马赫数10煤油燃料发动机的性能。 展开更多
关键词 高超声速流动 热化学非平衡 双温度模型 超燃冲压发动机 碳氢燃料
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飞秒激光脉冲作用熔石英的超快传热动力学研究
15
作者 余方锐 杜广庆 +3 位作者 Waqas AHMAD 陆宇 杨青 陈烽 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第3期529-536,共8页
飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点,飞秒激光与物质作用表现出的非线性吸收和低热扩散特性,使其在高精密微纳器件加工中有着重要的应用前景。建立了针对飞秒激光脉冲与熔石英作用的瞬态光电离以及非平衡传热的超快动力学模... 飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点,飞秒激光与物质作用表现出的非线性吸收和低热扩散特性,使其在高精密微纳器件加工中有着重要的应用前景。建立了针对飞秒激光脉冲与熔石英作用的瞬态光电离以及非平衡传热的超快动力学模型。通过数值求解该模型获得了飞秒激光单脉冲作用熔石英的载流子密度和非平衡电子与声子温度的时空演化;得到了在非平衡态条件下,电声耦合时间随激光能量密度、脉冲宽度的近线性调控规律。进一步研究得到了瞬态电子热导、热容、电声耦合系数的变化规律,并对上述模拟现象进行了分析和探讨。 展开更多
关键词 飞秒激光脉冲 瞬态光电离 超快传热 双温模型
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大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析
16
作者 董华军 程靖洲 +2 位作者 赵一鉴 库照宇 李东恒 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期189-196,共8页
针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同... 针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知:离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭。 展开更多
关键词 真空电弧 等离子体 开断过程 双温模型 动态特性 仿真分析
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热力学非平衡对超燃冲压发动机冷态流动影响研究 被引量：4
17
作者 韩亦宇 张若凌 +2 位作者 邢建文 贺元元 周凯 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期157-169,共13页
随着流动马赫数和温度的变化,热力学非平衡对流动的影响也在变化。为研究热力学非平衡对不同飞行马赫数下的超燃冲压发动机冷态流动的影响,对三个经典的超燃冲压发动机模型,包括JAXA M12-02超燃冲压发动机、DLR超燃冲压发动机以及Hyshot... 随着流动马赫数和温度的变化,热力学非平衡对流动的影响也在变化。为研究热力学非平衡对不同飞行马赫数下的超燃冲压发动机冷态流动的影响,对三个经典的超燃冲压发动机模型,包括JAXA M12-02超燃冲压发动机、DLR超燃冲压发动机以及Hyshot II超燃冲压发动机进行数值模拟。针对每个超燃冲压发动机,分别采用三种热力学模型进行模拟,包括量热完全气体模型(对应冻结流动),单温度模型(对应热力学平衡流动)以及双温度模型(对应热力学非平衡流动)。计算结果表明,热力学模型对超燃冲压发动机内流波系结构的位置有一定影响:从整体上来说,双温度模型计算所得波系位置比量热完全气体模型计算结果靠后,比单温度模型计算结果靠前;不同热力学模型计算所得波系位置在发动机前段相对较为接近,而随着向下游发展,波系位置的差别逐渐增大,这是上游每一道波系位置的差别逐渐累积的结果。在发动机前段,双温度模型计算所得波系位置更接近于量热完全气体模型计算结果。通过分析不同热力学模型计算所得激波角可以对此进行解释。而就本文涉及的三个小尺寸超燃冲压发动机而言,热力学模型对气动力和力矩的影响相对较小。不同热力学模型计算所得气动力和力矩的差别主要来源于计算所得激波串位置的差别。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 热力学非平衡 热力学模型 双温度模型 内流 数值模拟
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热化学非平衡来流条件下热化学模型影响研究 被引量：1
18
作者 韩亦宇 余安远 +3 位作者 刘建霞 丁智坚 赵亮 乐嘉陵 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期61-74,共14页
为研究热化学非平衡来流条件下热化学模型等计算设定对斜激波压缩流动计算结果的影响,针对尖劈构型和相应的前缘钝化构型的高焓激波风洞实验,采用多种计算设定开展详细的数值模拟研究。计算结果表明,计算采用不同热化学模型,以及来流设... 为研究热化学非平衡来流条件下热化学模型等计算设定对斜激波压缩流动计算结果的影响,针对尖劈构型和相应的前缘钝化构型的高焓激波风洞实验,采用多种计算设定开展详细的数值模拟研究。计算结果表明,计算采用不同热化学模型,以及来流设定为振动冻结/平衡/非平衡状态,会导致斜激波激波角等参数存在一定差别,其中激波角差别可达约2%。当来流速度一定时,过斜激波后分子内能增量在平动转动能和振动能上的分配方式的差别决定了激波角的差别。前缘钝化情形下,采用不同计算设定所得激波角之间的关系和尖前缘构型的规律一致;但是,采用不同计算设定所得斜激波到壁面距离之间的关系和尖前缘构型的规律有差别,这源于钝化前缘的激波脱体距离的影响。对于自由来流下的斜激波压缩流动问题,若考虑了分子振动能激发但未考虑热力学非平衡(例如热完全气体模型、考虑空气反应的单温度模型等),就斜激波激波角等参数而言,计算误差比量热完全气体模型计算误差更大。 展开更多
关键词 热化学非平衡 双温度模型 斜激波 前缘钝化 高焓激波风洞实验 数值模拟
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热物性参量对飞秒激光烧蚀金属影响的分子动力学模拟 被引量：4
19
作者 王新林 吴鹤 +3 位作者 常彦晓 朱卫华 陈志勇 陆培祥 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3052-3056,共5页
利用结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光与金属相互作用的烧蚀机制.采用中心波长为800nm,能量密度从0.043J.cm-2到0.40J.cm-2不等,脉宽分别为70fs和200fs的激光烧蚀金属镍和铝材料.靶材的温度、原子位型以及内部压力随时... 利用结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光与金属相互作用的烧蚀机制.采用中心波长为800nm,能量密度从0.043J.cm-2到0.40J.cm-2不等,脉宽分别为70fs和200fs的激光烧蚀金属镍和铝材料.靶材的温度、原子位型以及内部压力随时间的演化展示了材料热物性参量特性和激光参量对烧蚀结果的影响.结果显示材料电子热传导率对飞秒脉宽激光下的影响仍然较大;对比铝和镍的结果可知,铝的电子晶格耦合系数比镍的小,故电子晶格间的温度梯度持续时间较长;铝的电子热传导系数比镍的大,所以材料上下表面电子温度耦合的时间缩短.铝薄膜表面在能量密度为0.40J.cm-2激光烧蚀下呈现纳米尺寸的晶体结构. 展开更多
关键词 飞秒激光烧蚀 金属材料 热物性参量 双温模型 分子动力学模拟
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RB-SiC表面飞秒激光烧蚀与抛光工艺研究 被引量：1
20
作者 陈欢 魏朝阳 +2 位作者 曹珍 彭小聪 邵建达 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期80-88,共9页
首先基于一维双温模型阐明了飞秒激光与RB-SiC表面的相互作用过程,并在此基础上,开展了RB-SiC表面飞秒激光烧蚀规律与抛光工艺研究。结果表明,通过改变脉冲能量、扫描速度、扫描间距等参数,可实现对烧蚀深度和烧蚀表面质量的有效调控。... 首先基于一维双温模型阐明了飞秒激光与RB-SiC表面的相互作用过程,并在此基础上,开展了RB-SiC表面飞秒激光烧蚀规律与抛光工艺研究。结果表明,通过改变脉冲能量、扫描速度、扫描间距等参数,可实现对烧蚀深度和烧蚀表面质量的有效调控。但是通过飞秒激光抛光难以在RB-SiC切割表面上获得较高的表面质量,而对于RBSiC预抛光表面,通过工艺参数调控,可将其表面粗糙度从36.9 nm抛光至11.56 nm,验证了飞秒激光抛光RB-SiC的可行性。 展开更多
关键词 激光技术 粗糙度 反应烧结碳化硅 飞秒激光抛光 双温模型
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