激光烧蚀靶材蒸发波模型的气体动力学与冲量耦合系数计算

本论文在Krokhin蒸发波模型气体动力学方程组的基础上,考虑了固体靶的熔解热以及沉积在液体层中的能量,通过迭带计算求解了激光烧蚀Al、Cu、Si、Ge样品材料时蒸发波的温度、压强、出射速度以及密度等气体动力学参量;利用改进的Pirri模型,计算了短脉冲激光与靶材料相互作用过程中的冲量耦合系数,讨论了样品尺寸以及光斑大小对于冲量耦合系数的影响.     

X光激光Nd靶表面氧化规律的研究

利用类Ｎｉ机制的Ｎｄ靶可以得到效率高、波长短的Ｘ光激光，在软Ｘ光激光实验中具有良好的应用前景，Ｎｄ靶表面氧化层的情况对实验结果有着十分重要的意义，为此用磁控溅射镀膜法制备了Ｎｄ靶，研究了Ｎｄ靶在不同环境气氛下的氧化过程，并初步探讨分析了氧化机理，提出了Ｎｄ靶的防氧化措施。     

条形装药接触爆炸对金属靶板作用的断裂效应

研究条状爆炸载荷局部作用于金属矩形板的断裂效应 .基于矩形板在局部爆炸脉冲载荷作用下的塑性动力响应 ,提出了断裂临界判据 ,得到了靶板达到临界断裂点时所需的冲量准则 ,并对照条形装药不同位置处的冲量计算式 ,计算出靶板达到不同断裂毁伤等级时所需装药量 ,实验验证结果与理论计算结果吻合较好 .用该结果可对金属靶板的爆炸断裂效应研究或抗爆分析及工程实际运用结果进行有效预测     

毫秒激光与硅靶相互作用靶材后表面温度的干涉法测量

研究了毫秒激光与硅靶相互作用后表面的蒸气速度和后表面温度变化。由实验得到了脉宽为1 ms、能量密度为5.82×10~3J/cm~2的激光与厚度为0.3 mm的硅靶相互作用过程的序列干涉图。观察该序列干涉图发现,激光辐射466μs时,硅靶的前表面和后表面均产生了气化现象;激光作用699μs后,硅靶的前表面和后表面均有液态喷溅物出现。通过相邻两幅干涉图的干涉条纹位置变化及时间间隔,计算得到了激光辐射466~699μs时后表面蒸气的膨胀速度为20.47±0.08 m/s。根据Rankine-Hugoniot关系、气体动力学理论以及Knudsen层的质量、动量、能量守恒方程,计算得到硅靶后表面附近的蒸气压强。考虑物质蒸气压强满足克拉伯龙—克劳修斯方程,计算得到激光作用466~699μs时硅靶后表面的平均温度为3551.2±2 K,计算结果与文献基本吻合。最后,根据计算的温度分析了熔融喷溅的产生机理。     

条形装药接触爆炸对金属靶板

研究条状爆炸载荷局部作用于金属矩形的断裂效应,基于矩形板在局部爆炸脉冲载体作用下的塑性动力响应,提出了断理解临界判据,得到了靶板达到临界断理解点时所需的冲量准则,并对照条形装药不同位置处的冲量计算式,计算出靶板达到不同断理解毁伤等级时所需装药量,实验验证结果与理论计算结果吻合较好,用该结果可对金属靶板的爆炸断裂效应研究或抗爆分析及工程实际运用结果进行有效预测。     

云爆战斗部爆轰冲量测试实验研究

通过建立车辆效应靶的方法,对云爆战斗部爆轰场的冲量进行测试。实验结果表明,冲量测试结果的误差范围在4%以内;车辆效应靶可以根据实际目标车辆的参数建立,并根据目标车辆与车辆效应靶临界翻车所需冲量相同的原则进行简化,应用在云爆战斗部爆轰威力场中,车辆效应靶毁伤实验结果为战斗部威力评估提供数据支撑,冲量测试结果为战斗部威力优化设计提供依据。     

相向超短超强激光脉冲与中间薄膜靶相互作用产生快电子的模型

该文研究的是两束相向超短超激光脉冲与中间薄膜靶相互作用之间产生快电子的一种简单自洽模型理论，由理论推知，当满足一定条件时，由于激光有质动力与靶电子的谐振作用，在靶表面的电子云层中的电子被强烈加速产生快速高能电子。     

爆炸冲击波作用下的金属板损伤P-I图仿真

 目标损伤的P-I图是确定冲击波对目标的毁伤效果及防护设计的重要依据。目标可等效为一定厚度的金属靶板,考虑冲击波在靶板上反射参数,由反射的“超压-冲量”准则评价冲击波对目标的损伤效应。由理论推导与数值分析相结合的方法获得靶板损伤的P-I图。应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了TNT炸药柱对靶板作用的数值模拟方法,进而研究了装药质量和作用距离变化对作用在靶板上超压与冲量的影响,得到了靶板不同损伤等级的P-I图。通过与试验结果比较,两者符合较好,验证了方法的正确性。     

强激光烧蚀铝靶实验及数值模拟

为研究强激光对金属铝靶的毁伤效应及作用规律,进行了不同能量强脉冲激光烧蚀铝靶实验。采用纹影高速照相技术,观察了激光作用铝靶过程中形成的溅射产物和冲击波流场,获得了不同激光能量作用下铝靶的烧蚀特征。建立了强激光烧蚀铝靶的2维计算模型,对脉冲激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光脉冲能量对铝靶烧蚀深度的影响规律。对连续强激光大光斑烧蚀铝靶过程进行了数值模拟计算,对比分析了有重力和无重力作用下烧蚀深度以及烧蚀形貌特征。结果表明,在重力作用下烧蚀深度小于无重力作用下的情况,而烧蚀面积大于无重力作用下的烧蚀面积。      

靶丸制造技术及制造材料进展与成果

2007中日双边靶材料研讨会（2007 China—Japan Bilateral Workshop on Target Materials）于2007年7月28日～8月1日在南京召开。会议由东南大学主办，日本大阪大学激光工程研究所和中国工程物理研究院协办。共有20名代表出席了会议，其中日方代表9名。本次会议共收到论文23篇。会议以核靶材料为主题，为每个参会者提供了最新的中日两国在靶丸制造技术及制造材料方面的研究信息，会议讨论的范围覆盖了激光等离子靶等11个方面。内容包括：①激光等离子靶；②低密度材料；③胶囊的制备与应用；④低温靶材料；⑤能量转换材料；⑥纳米材料；⑦表面修饰及纳米组装；⑧光功能材料；⑨电化学；⑩靶注入与跟踪；（11）其他。     

滑移爆轰作用下药型罩的变形分析

研究了滑移爆轰作用下药型罩的变形.利用动量守恒定律,求出爆炸成型弹丸(EFP)的转速,利用滑移爆轰理论,计算出作用在药型罩阶梯上的冲量I,并对不同锥角、壁厚及不同阶梯偏移角、深度药型罩的变形过程进行了数值模拟.研究结果表明,冲量I是使得形成的EFP产生旋转的主要因素;EFP转速大小与药型罩锥角、壁厚和阶梯偏移角及阶梯深度有关.     

能量和动量淀积深度分布的输运理论研究

作者对于离子束轰击无限大非晶或多晶靶，基于材料的平移不变性(TIM)，证明了能量和动量淀积深度分布函数的勒让德多项式展开系数必定为无限可微函数，并假定这些分布函数存在．作者揭示了TIM与线性输运理论(LTE)之间的本质区别：当总散射截面为无限大时，TIM仍然正确，但LTE就不再正确了．对于m=0．5的幂散射截面，运用Pade逼近，由作者所构造的能量和动量淀积深度分布函数以及它们的勒让德多项式展开系数的深度分布函数，并没有发现所谓“奇点”和“不连续”．在某些情况下，靶表面动量淀积垂直分量并不发生符号变化．     

激光武器对武装直升机等效靶的毁伤研究

文章选用武装直升机等效靶来作为研究对象,就激光武器对飞机等效靶的热烧蚀破坏效应进行研究,进而研究不同功率密度激光对靶面的毁伤时间,为激光对目标的毁伤提供具体参考。     

鸭嘴阀扩散器卷吸特性研究

对同向流动环境中的水平DBV射流的掺混特性进行了一系列试验研究,对不同试验组次下的时均速度分量、射流边界、射流动量、紊动强度、雷诺应力和射流卷吸参量做了研究.研究结果表明：按时均中心线流速衰减规律,可将流动划分为3个区域,每个区域有其自身特定的指数衰减率;当x/D＞1.5,除主轴平面内的紊动应力以外,时均速度,紊动强度,雷诺应力出现自相似;轴变换发生在x/D＝1～1.5附近;平均稀释度和无量纲的沿程距离之间存在线性关系,相比于具有相同名义直径的同向流动环境中的圆射流,在相同排放流量条件下,DBV射流具有更好的稀释效果.     

二维高斯随机粗糙面与其上方三维双立方体复合散射的混合算法

基于数值方法(MOM)与基尔霍夫近似(KA)相结合的混合算法计算了二维随机粗糙面与其上方三维双立方体的复合散射特性。首先建立了随机粗糙面与其上方三维双目标的复合模型,将目标划分为MOM区域,粗糙面划分为KA区域,并采用Monte-carlo方法模拟真实粗糙地面。在复合散射场的求解中,首先求出在仅有初始入射场时多目标表面的感应电流;其次,将目标表面感应电流产生的散射场与外部入射场作为KA区域的入射场,求出KA区域表面的感应电流;最后将KA区域的感应电流产生的散射场与外部入射场作为MOM区域的入射场,利用导体目标表面的狄利克莱边界条件求出目标表面电流以及电流系数,并进一步求解出散射场。通过减小了粗糙面各面元的相互耦合及体-面的高阶耦合作用,极大提升了计算速率。在大小尺寸为L_x×L_y=100λ×100λ的粗糙面与棱边长度为l=2λ的立方体目标复合计算中,使用MoM算法产生了747 886个未知量,计算时间为8 821.5s;而使用MOM-KA混合算法产生未知量为26 868个,计算时间为423.8s,仿真结果同时验证了MOM-KA混合算法的准确性。最后,详细讨论了均方根高度、目标间距、高度及立方体尺寸及对复合散射系数的影响。     

皮秒Nd:YAG激光对生物金属纯Ti和Ti–13Nb–13Zr合金的表面改性

The effects of picosecond Nd:YAG laser irradiation on chemical and morphological surface characteristics of the commercially pure titanium and Ti–13Nb–13Zr alloy in air and argon atmospheres were studied under different laser output energy values. During the interaction of laser irradiation with the investigated materials, a part of the energy was absorbed on the target surface, influencing surface modifications. Laser beam interaction with the target surface resulted in various morphological alterations, resulting in crater formation and the presence of microcracks and hydrodynamic structures. Moreover, different chemical changes were induced on the target materials’ surfaces, resulting in the titanium oxide formation in the irradiation-affected area and consequently increasing the irradiation energy absorption. Given the high energy absorption at the site of interaction, the dimensions of the surface damaged area increased. Consequently, surface roughness increased. The appearance of surface oxides also led to the increased material hardness in the surface-modified area. Observed chemical and morphological changes were pronounced after laser irradiation of the Ti–13Nb–13Zr alloy surface.     

一种高精度相位激光测距方法的实现

在众多的测距方法中,激光测距因其良好的精确度特性而广泛应用在军事和民用领域。本文实现了一种针对合作目标的正弦调幅激光相位测距方法,使用CPLD和单片机,利用脉冲填充法提高了测距精度,以此方法设计的测距仪具有系统简单,响应速度快和精度高等特点。     

浅析质点系动量守恒条件的获得

针对大学物理中质点系动量守恒条件的获得过程,分析了动量守恒的不同含义,并给出了有限过程在不同情况下的动量守恒条件,建议根据无限小过程质点系的动量定理得出动量时刻守恒的条件.     

一种高精度相位激光测距方法的实现

在众多的测距方法中,激光测距因其良好的精确度特性而广泛应用在军事和民用领域.实现了一种针对合作目标的正弦调幅激光相位测距方法,使用CPLD和单片机,利用脉冲填充法提高了测距精度.此方法设计的测距仪具有系统简单、响应速度快和精度高等特点.     

在激光尾场加速中电子密度和初始动量对其自注入及加速的影响

利用哈密顿理论给出了等离子体电子在尾场中捕获及其加速与激光、等离子体参量的关系表达式.讨论了等离子体电子密度和初始动量对电子自注入和加速的影响机制.研究结果表明:静止电子不能被尾场捕获并加速,而具有一定初始动量的电子容易自注入至激光尾场中并得到加速.等离子体密度越小,激光尾场场强越强,电子将获得更大的能量.2维粒子模拟结果与理论结论一致.所得结果对超强超短脉冲激光尾场加速电子的方案具有理论指导意义.