磁驱动飞片二维磁流体力学数值模拟 被引量：16

1

作者 阚明先 王刚华 +1 位作者 赵海龙 谢龙 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2137-2141,共5页

针对磁驱动高速飞片发射技术,建立了磁驱动飞片的二维磁流体力学数学模型,并考虑了焦耳热对飞片的影响。在四边形网格的基础上,采用算子分裂法,把磁流体力学方程依次分成热扩散、磁扩散、理想流体力学三个物理过程进行求解,研制了磁驱... 针对磁驱动高速飞片发射技术,建立了磁驱动飞片的二维磁流体力学数学模型,并考虑了焦耳热对飞片的影响。在四边形网格的基础上,采用算子分裂法,把磁流体力学方程依次分成热扩散、磁扩散、理想流体力学三个物理过程进行求解,研制了磁驱动飞片二维磁流体力学数值模拟程序。对美国Sandia国家实验室Z装置上的一个磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟,并分析了不同时刻焦耳加热对飞片的烧蚀情况,计算得到的飞片自由面速度曲线与实验激光速度干涉仪测量的结果相吻合。 展开更多

关键词 磁流体力学模型 磁驱动飞片 自由面速度 算子分裂法

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金属电阻率模型 被引量：12

2

作者 阚明先 王刚华 +1 位作者 赵海龙 谢龙 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期282-286,共5页

修正了Burgess电阻率模型中的错误公式和算法流程,获得了与文献中结果完全相同的电阻率曲线。采用Burgess电阻率对Z装置上的磁驱动飞片实验进行数值模拟,计算的自由面速度曲线与实验结果相差较大。由于液体到达汽化点时,是气液混合体,... 修正了Burgess电阻率模型中的错误公式和算法流程,获得了与文献中结果完全相同的电阻率曲线。采用Burgess电阻率对Z装置上的磁驱动飞片实验进行数值模拟,计算的自由面速度曲线与实验结果相差较大。由于液体到达汽化点时,是气液混合体,因此从汽化点到临界温度的Burgess电阻率公式不应采用气体计算公式,应改为气液混合体的计算公式。采用从汽化点到临界温度阶段修改为气液混合体的电阻率公式进行数值模拟,计算的自由面速度曲线与实验结果、文献计算结果相吻合。 展开更多

关键词 爆炸力学 金属电阻率 修正的Burgess电阻率模型 磁驱动飞片

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“聚龙一号”装置上磁驱动铝飞片实验的数值模拟 被引量：7

3

作者 阚明先 张朝辉 +4 位作者 段书超 王刚华 杨龙 肖波 王贵林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期232-236,共5页

采用二维磁驱动数值模拟程序MDSC2,对大电流脉冲装置"聚龙一号"上的151发次磁驱动370μm厚铝飞片实验、164发次磁驱动330μm厚铝飞片实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明:370μm厚铝飞片和330μm厚铝飞片的磁驱动过程中,V... 采用二维磁驱动数值模拟程序MDSC2,对大电流脉冲装置"聚龙一号"上的151发次磁驱动370μm厚铝飞片实验、164发次磁驱动330μm厚铝飞片实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明:370μm厚铝飞片和330μm厚铝飞片的磁驱动过程中,VISAR测量的速度不是飞片自由面的速度,而是飞片中邻近自由面最近的固体反射面的速度。这是由于磁驱动飞片发射过程中,飞片自由面部分被烧蚀,密度低于固体密度状态,而飞片自由面和加载面中间的飞片还保持固体密度状态。VISAR测量的激光将穿过自由面的低于固体密度状态的飞片部分,到达飞片自由面最近的固体密度位置再反射回去,获得这一位置的飞片速度。数值模拟的飞片固体反射面速度历史和VISAR测量的速度历史相吻合。 展开更多

关键词 “聚龙一号”装置 磁驱动飞片 MDSC2程序 固体反射面 自由面速度

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磁驱动高速飞片模拟中滑移界面处理 被引量：4

4

作者 阚明先 王刚华 +2 位作者 张红平 赵海龙 杨龙 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期180-185,共6页

在二维单介质磁驱动数值模拟程序(MDSC2)的基础上,采用局部结构整体非结构的网格拼接方法,研制了处理滑移界面的二维多介质程序。二维多介质程序解决了单介质程序无法处理的电极与飞片之间相互作用的模拟问题,能更准确地模拟磁驱动发射... 在二维单介质磁驱动数值模拟程序(MDSC2)的基础上,采用局部结构整体非结构的网格拼接方法,研制了处理滑移界面的二维多介质程序。二维多介质程序解决了单介质程序无法处理的电极与飞片之间相互作用的模拟问题,能更准确地模拟磁驱动发射实验的飞片状态。计算结果表明:发射飞片的自由面部分始终保持固体密度状态;自由面速度历史和VISAR测量的速度曲线相吻合;飞片中间部分在电流加载过程中始终具有良好的平面性,飞片两端出现拖尾质量,产生不稳定性,这是由于飞片两端与飞片中间部分的磁场强度分布不同造成的。 展开更多

关键词 磁流体力学 磁驱动飞片 不稳定性 滑移界面

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自由面被烧蚀磁驱动飞片的数值模拟 被引量：4

5

作者 阚明先 段书超 +3 位作者 王刚华 杨龙 张朝辉 王贵林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期87-91,共5页

为了理解磁驱动飞片自由面烧蚀的机理、自由面被烧蚀后飞片的物质状态、自由面被烧蚀后激光速度干涉仪(VISAR)测量的机理等,采用磁驱动数值模拟程序MDSC2对聚龙一号装置上PTS-151发次磁驱动飞片实验中370μm厚飞片进行了模拟和分析。数... 为了理解磁驱动飞片自由面烧蚀的机理、自由面被烧蚀后飞片的物质状态、自由面被烧蚀后激光速度干涉仪(VISAR)测量的机理等,采用磁驱动数值模拟程序MDSC2对聚龙一号装置上PTS-151发次磁驱动飞片实验中370μm厚飞片进行了模拟和分析。数值模拟表明,334ns之前飞片自由面部分保持固体状态,334ns之后飞片自由面部分已经熔化,到340ns后整个飞片都被熔化。飞片自由面烧蚀的主要机制是电流焦耳加热,热扩散和压缩做功的贡献很小。数值模拟的固体密度反射面速度历史和VISAR测量的速度历史一致。飞片自由面熔化后,VISAR测量的速度是距离自由面最近的固体密度反射面的速度。 展开更多

关键词 磁驱动飞片 固体密度反射面 自由面速度 烧蚀

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7km/s以上超高速发射技术研究进展 被引量：3

6

作者 罗斌强 张旭平 +6 位作者 郝龙 莫建军 王桂吉 宋振飞 谭福利 王翔 赵剑衡 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期1-11,共11页

介绍了毫克至克量级弹丸7 km/s以上超高速发射技术的国内外研究进展,并对各发射装置的工作原理和技术要素进行了简要阐述。基于电磁驱动准等熵加载,美国ZR装置驱动25 mm×13 mm×1.0 mm铝飞片至46 km/s速度,国内CQ系列磁驱动加... 介绍了毫克至克量级弹丸7 km/s以上超高速发射技术的国内外研究进展,并对各发射装置的工作原理和技术要素进行了简要阐述。基于电磁驱动准等熵加载,美国ZR装置驱动25 mm×13 mm×1.0 mm铝飞片至46 km/s速度,国内CQ系列磁驱动加载装置实现了10 mm×6 mm×0.33 mm铝飞片18 km/s的发射。借助于金属箔电爆炸产生高压气体驱动,美国利弗莫尔实验室100 kV电炮装置驱动9.5 mm×9.5 mm×0.3 mm的Kapton膜至18 km/s,国内流体物理研究所98 kJ和200 kJ电炮装置分别驱动Φ10 mm×0.2 mm Mylar飞片和Φ21 mm×0.5 mm Mylar飞片到10 km/s。基于阻抗梯度飞片技术,采用汇聚型和非汇聚型结构三级轻气炮,实现了厘米量级铝飞片和TC4钛飞片12~15 km/s速度发射。这些超高速驱动技术的发展,为空间碎片防护研究提供了坚实的技术支持。 展开更多

关键词 超高速发射技术 磁驱动飞片 电炮 三级轻气炮

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聚龙一号上磁驱动铝飞片发射实验的数值分析与再设计 被引量：2

7

作者 阚明先 杨龙 +4 位作者 段书超 王刚华 肖波 张朝辉 王贵林 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期793-798,共6页

聚龙一号上PTS-151发次实验中,磁驱动加速370μm厚飞片测得的最大速度为18km/s,磁驱动加速482μm厚飞片测得的最大速度为19km/s。采用MDSC2程序,对PTS-151发次实验进行了数值分析,结果表明:PTS-151发次实验中测量的最大速度的含义不同... 聚龙一号上PTS-151发次实验中,磁驱动加速370μm厚飞片测得的最大速度为18km/s,磁驱动加速482μm厚飞片测得的最大速度为19km/s。采用MDSC2程序,对PTS-151发次实验进行了数值分析,结果表明:PTS-151发次实验中测量的最大速度的含义不同于以往文献中飞片的最大速度。以往文献中发射飞片在测试过程中自由面未被烧蚀,测试的最大速度为飞片自由面速度;PTS-151发次实验中两个飞片在测量过程中自由面被烧蚀,实验测量的最大速度为飞片被完全烧蚀前的一瞬间飞片内部最后一个固体面的速度。在飞片自由面未被烧蚀之前,370μm厚飞片的计算最大自由面速度仅为7km/s,482μm厚飞片的计算最大自由面速度仅为11.8km/s,远低于测量值。对PTS-151发次实验条件下飞片尺寸进行了再设计,飞片厚度为680μm时最优,既能保证自由面未烧蚀,又使得飞片的速度最大,达到17.5km/s。 展开更多

关键词 聚龙一号装置 磁驱动飞片 二维磁驱动数值模拟程序 固体反射面 自由面速度

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磁驱动飞片发射实验结构系数初步研究 被引量：2

8

作者 阚明先 段书超 +2 位作者 王刚华 肖波 赵海龙 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期113-118,共6页

为了确定磁驱动飞片发射实验结构系数的范围、影响因素、结构系数与影响因素的关系,对聚龙一号装置上的磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明,磁流体力学程序能正确模拟聚龙一号装置上各个磁驱动飞片发射实验;磁驱动... 为了确定磁驱动飞片发射实验结构系数的范围、影响因素、结构系数与影响因素的关系,对聚龙一号装置上的磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明,磁流体力学程序能正确模拟聚龙一号装置上各个磁驱动飞片发射实验;磁驱动双侧飞片发射实验的结构系数为0.7~0.8;磁驱动单侧飞片发射实验的结构系数为0.80~0.85。磁驱动飞片发射实验的结构系数与实验加载电流无关,仅由磁驱动飞片发射实验的负载结构决定。磁驱动飞片发射实验的结构系数取决于阴阳电极极板的初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙以及阴阳电极上飞片厚度之和等三个因素。在磁驱动飞片发射实验中,电极初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙不变的情况下,结构系数由阴阳电极上飞片厚度之和确定,阴阳电极上飞片厚度之和越大,结构系数越大。 展开更多

关键词 磁驱动飞片 磁流体力学 结构系数 自由面速度 数值模拟

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磁驱动高速飞片实验样品设计 被引量：1

9

作者 王刚华 阚明先 +4 位作者 王桂吉 张朝辉 孙承纬 赵剑衡 谭福利 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期547-550,共4页

利用理论与数值模拟相结合的方法对磁驱动飞片实验样品的尺寸设计进行了分析探讨,给出了横向尺寸设计的估算公式、长度设计原则、影响厚度设计的主要因素等。

关键词 爆炸力学 样品设计 磁流体力学 磁驱动飞片 稀疏波

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“阳”加速器磁驱动平面飞片实验和速度计算校验 被引量：3

10

作者 王贵林 李军 +7 位作者 张朝辉 王刚华 周荣国 欧阳凯 杨亮 王雄 章征伟 沈兆武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期256-264,共9页

脉冲功率驱动源作为磁驱动加载的重要手段,通过调整其电路参数可调节负载电流波形,实现对样品无冲击准等熵加载。在"阳"加速器上,开展了一系列轴对称结构和带状结构构型的磁驱动平面飞片发射实验,电极材料采用不锈钢和LY-12... 脉冲功率驱动源作为磁驱动加载的重要手段,通过调整其电路参数可调节负载电流波形,实现对样品无冲击准等熵加载。在"阳"加速器上,开展了一系列轴对称结构和带状结构构型的磁驱动平面飞片发射实验,电极材料采用不锈钢和LY-12铝。实验中测量了进入负载的电流历史和电极后自由面速度历史,并通过时序控制将两者时间关联起来。本文以测量到的电流历史数据为基础,引入负载电流分布系数,并结合已知的LY-12铝的状态方程数据,计算电极后自由面速度历史和飞片速度历史。通过实验测量自由面速度历史校验负载各个位置的电流分布系数。另外,基于装置参数和实验数据确定了考虑负载电感变化的装置等效电路模型,形成了计算样品压力加载历史和电极后自由面速度历史估算程序。此外,初步分析不同厚度电极的自由面速度历史,获取了电极材料的准等熵加载波剖面信息,观察到一系列准等熵加载下材料动力学性能引起的物理现象。 展开更多

关键词 “阳”加速器 自由面速度测量 装置等效电路模型 磁驱动平面飞片

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磁驱动飞片下超高速激光阴影扫描摄影技术研究

11

作者 牛凯 《西部广播电视》 2016年第11期209-209,共1页

社会在高速发展,科技在不断进步,摄影技术在高科技的推动下发生着日新月异的变化,让人不得不感叹技术的力量和科技的神奇。磁驱动飞片下超高速激光阴影扫描摄影技术正是高科技的又一集中体现。

关键词 磁驱动飞片 超高速激光阴影扫描 摄影技术

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磁驱动单侧飞片实验的数值模拟 被引量：2

12

作者 阚明先 王刚华 +2 位作者 肖波 段书超 张朝辉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期82-89,共8页

磁驱动单侧飞片实验的数值模拟通常可不考虑厚的阴极的运动状态和厚度方向上烧蚀宽度的影响,采用单侧计算模型进行模拟。为了理解磁驱动单侧飞片实验可采用单侧计算模型的原因,为磁驱动单侧飞片实验的单侧计算建模提供理论依据,建立了... 磁驱动单侧飞片实验的数值模拟通常可不考虑厚的阴极的运动状态和厚度方向上烧蚀宽度的影响,采用单侧计算模型进行模拟。为了理解磁驱动单侧飞片实验可采用单侧计算模型的原因,为磁驱动单侧飞片实验的单侧计算建模提供理论依据,建立了磁驱动单侧飞片实验的双侧计算模型,并对PTS-061、PTS-064磁驱动单侧飞片实验进行了模拟分析。在PTS-061、PTS-064实验中,飞片的电流加载面的位移随着时间的增加持续增大;厚的阴极的电流加载面的位移不随时间的增加持续增大,在磁驱动实验中后期基本保持不变。PTS-061实验结束时,飞片的电流加载面的位移为4.9 mm,阴极电流加载面的位移仅为1.7 mm。PTS-064实验结束时,飞片的电流加载面的位移为4.1 mm,阴极电流加载面的位移仅为0.9 mm。磁驱动单侧飞片实验能采用单侧计算模型模拟的原因,不是阴极板面保持位置不动,而是阴极电流加载面的位移不随时间持续增加;在磁驱动实验后期,飞片电流加载面位移对边界磁场的影响远大于阴极电流加载面的位移对边界磁场的影响。 展开更多

关键词 磁驱动单侧飞片实验 磁流体力学 单侧计算模型 自由面速度

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