水中金属丝电爆炸冲击波一维数值模拟

为了明确水中金属丝电爆炸冲击波的形成机理,基于经典活塞模型,采用相似参数法,引入双人工黏性系数,建立了水中金属丝电爆炸冲击波的一维计算模型。以等离子体放电通道边界膨胀轨迹作为模型唯一的输入参数,得到水中冲击波传播的时间与空间的分布规律,通过与其他文献实验结果的对比,验证了该计算方法的有效性。模拟结果表明,双人工黏性系数法使计算得到的冲击波更符合实际情况。爆炸初始时刻,等离子体放电通道边界膨胀压缩周围水介质产生的冲击波高达GPa级,冲击波压强峰值与径向传播距离的-0.70次幂成正比关系。文中采用的计算方法既不涉及脉冲放电过程以及复杂的放电等离子体物理变化过程,也不涉及放电通道与水的物理化学作用过程,只需根据诊断实验得到放电通道边界膨胀轨迹,即可模拟水中金属丝电爆炸冲击波的产生与传播过程,对工程实践具有重要的指导意义。     

金属桥箔电爆炸驱动飞片过程数值模拟研究

为研究金属桥箔电爆炸等离子体驱动飞片全过程中飞片的性能特征和影响规律,建立了金属桥箔电爆炸驱动飞片全过程的多相流数值计算模型,并进行了数值模拟计算.计算中,利用了相变分数描述金属桥箔由固相到等离子体相的相态转变,采用了考虑粒子数目变化及粒子间库仑作用的高温高压等离子体状态方程描述电爆炸等离子体的形成和运动行为,采用了动网格模型描述飞片的运动.将计算结果与实验结果进行对比分析,计算得到的飞片速度值与实验值的误差小于5%,表明计算模型的准确性较好.基于该计算模型,对总面积相同的双体阵列桥箔和单体桥箔电爆炸等离子体驱动飞片过程进行了数值模拟,计算结果表明,由于阵列桥箔电爆炸过程中等离子体和冲击波的叠加汇聚作用,提高了能量转化效率,使得等离子体及冲击波流场对飞片的驱动力增加,从而提高了飞片的速度.等离子体流场对飞片表面的烧蚀厚度约为0.1μm,飞片的完整性较好.     

阵列桥箔电爆炸过程数值模拟

为提高金属桥箔电爆炸的能量利用效率,增加桥箔电爆炸等离子体作用范围,设计了金属阵列桥箔结构,采用有限元流体动力学方法对金属阵列桥箔电爆炸过程进行了数值模拟.利用相变分数和考虑电离度、粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程,实现了金属导体在脉冲大电流作用下电爆炸产生等离子体及冲击波的数值模拟计算.对比分析了阵列桥箔在有加速膛通道和无加速膛自由场两种情况下的电爆炸等离子体流场特征及演化规律.计算结果表明,两种情况下等离子体束在叠加汇聚区压力较高,在无加速膛自由场中电爆炸初始冲击波速度和等离子体射流传播速度都较高;在有加速膛情况下,由于气体粘性作用,管壁附近存在一个高压低速边界层,加速膛通道内冲击结构较为复杂.     

铜丝在不同介质中电爆炸放电规律研究

为了研究金属导体在不同介质中的电爆炸机理及放电规律,进行了不同起爆电压作用下,铜丝在水和空气两种介质中的电爆炸实验.采用罗果夫斯基线圈和高压探头分别测量了铜丝电爆炸过程的爆发电流及电压,获得了铜丝电爆炸的电性能参数.分析了起爆电压及放电介质等因素对铜丝电爆炸性能的影响规律.结果表明,相同起爆电压作用下,铜丝水中电爆炸的爆发时间滞后于空气中的爆发时间,水中电爆炸的能量沉积率高于空气中,且当起爆电压较低时铜丝在水中电爆炸较难发生二次放电.     

船用等离子体发生器的设计

分析了以水为推进剂等离子体发生器内起弧放电过程、起弧放电条件和热量平衡关系, 提出了设计等离子体发生器时, 需要注意的两个问题. 等离子体发生器内水电阻要尽量大, 等离子体发生器的容抗要等于电源的感抗, 使电路发生谐振, 以使等离子体发生器两电极间获得最高电压, 保证等离子体发生器电极间能起弧放电; 当电源提供的能量大于等于水变成等离子体的能量时, 发生器喷口处的喷出物为等离子体和气体混合物, 从而要求等离子体发生器电极间的空腔尽量大且水在发生器内停留时间足够长以便从电源处获得足够多的能量, 但水电阻值变小, 不容易起弧放电. 通过4种等离子体发生器的制作、试验以及试验结果的对比, 建立了等离子体发生器模型并制作了等离子体发生器.     

电热毛细管材料消融中蒸气罩的研究

在高热流条件下电热毛细管材料的消融过程中，会形成壁面蒸气罩效应，这种等离子体壁面蒸气罩特性对消融控制电弧发生器的工作性能非常关键。该文建立了蒸气罩的理论计算模型，同时应用等离子体发生器一维瞬态模型进行计算比较。计算表明，该文所建模型及计算方法基本能正确反映毛细管材料消融中的蒸气罩效应，并得到了实验的证实。     

爆炸冲击去磁脉冲发生器的磁电转换理论计算

为提高爆炸冲击去磁脉冲发生器的输出功率及磁电转换效率,建立了发生器磁电转换过程的理论计算模型,分析了不同冲击条件及磁体性能对发生器输出功率的影响. 模型从经典电磁场理论出发,推导了感生电动势随时间变化的动态函数,获得了负载端输出电流及电压的理论计算方法. 计算表明,发生器的感生电动势大小取决于磁体内的冲击波传播速度、磁体的剩余磁感应强度、磁体的内禀矫顽力、磁体半径以及线圈匝数,磁体的长度会影响感生电动势的脉宽. 采用炸药平面波冲击加载钕铁硼永磁体的方法,进行了爆炸冲击去磁脉冲放电实验,测量了输出电压及电流曲线,计算的发生器输出电流与实验得到的结果较一致.     

金属桥箔电爆炸等离子体流场实验研究

为了研究金属桥箔电爆炸等离子体流场特征,进行了金属桥箔电爆炸实验.利用基于纹影摄影技术的双脉冲光源等离子体流场结构测量系统,对桥箔电爆炸等离子体流场进行了照相观测,获得了不同时刻等离子射流和冲击波的物理图像.分析了等离子体流场变化规律,得到了等离子体及冲击波的特性参数.     

不同密度时Hg等离子体的不透明度

基于平均原子模型计算了Hg等离子体的不透明度,计算过程包含了电四极跃迁对不透明度的影响,讨论了这种影响对密度的依赖.     

裸露金属电极大气压射频辉光放电研究进展

射频大气压辉光放电等离子体在等离子体辅助刻蚀、薄膜沉积、消毒灭菌、空气净化、战地生化清洗等领域有着非常广阔的应用前景.目前,采用具有裸露金属电极结构的等离子体发生器实现大气压条件下氦气、氧气以及空气等廉价气体的稳定射频辉光放电是一项具有挑战性的研究工作.本文以采用诱导气体放电法和局部电场强化法产生纯氮、纯氧及空气的大气压射频辉光放电等离子体以及大气环境下气体流动对等离子体放电特性的影响为重点.综述了裸露金属电极结构的大气压射频辉光放电等离子体电特性实验研究的最新进展.     

钢丝类捆钢机送丝力研究

首先根据捆钢机捆扎工艺及过程对捆扎材料进行选择,确定了捆钢机种类。然后,详细分析了捆丝在送丝导槽中穿行所需初始送丝力以及实际送丝力,为捆钢机驱动系统设计提供了理论依据。     

钢丝类捆钢机送丝力研究

首先根据捆钢机捆扎工艺及过程对捆扎材料进行选择,确定了捆钢机种类.然后,详细分析了捆丝在送丝导槽中穿行所需初始送丝力以及实际送丝力,为捆钢机驱动系统设计提供了理论依据.     

复合接触线生产的钢丝加热控制

高速铁路复合接触线的制造在我国尚属起步阶段。在采用先进的连续挤压包覆技术生产复合接触线时,钢丝的预热温度对产品的质量有重要的影响。在感应加热理论和热传导理论的基础上,建立了钢丝感应加热控制的数学模型,代入感应加热器的具体参数,用Matlab仿真对钢丝运行的在线加热建立了感应加热的控制模型,实施了复合接触线生产的钢丝连续运行感应加热的自动控制,在采用连续挤压包覆技术生产复合接触线上取得了较好的效果。     

钢丝绳中二次螺旋钢丝的数学模型

在钢丝绳外层钢丝轴线的Frenet标架上,注意到钢丝绕股的轴线进行装配和股绕钢丝绳轴线的装配方式完全相同,利用仿射几何建立钢丝绳中二次螺旋钢丝的数学模型.从哲学角度分析数学模型的成功之处是引入了对称理论,并展望了钢丝绳理论研究的下一阶段工作.     

灼热桥式火工品桥温的数值模拟

用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解桥丝升温方程，用Ｃ语言进行程序设计，数值模拟了电容起爆时不同散热系数、桥丝热容、电桥结构对桥温的影响，得到了相应的温升曲线，并与实验结果进行对比，说明其计算方法的可行性，为桥式火工品的计算机优化设计提供了一种方法．     

钢丝磨削试验研究

砂带磨削作为一种新工艺,在机械加工领域发挥着越来越大的作用,满足了各种加工要求。本文简单介绍了砂带磨削的概念,阐述了一个针对钢丝表面除锈的新型砂带磨削设备的工作原理及其机床的主要机构,并通过试验研究磨削压力、金属去除率、砂带磨损、磨削比、磨削深度、钢丝走速之间的关系,为砂带修磨线材生产线提供了合理的磨削工艺参数。     

金属线材无模拉丝技术

本文介绍了金属线材无模拉丝的概念,从理论上分析了当使用熔化的塑料作为压力流体介质,用具有阶梯内孔的模具进行金属线材拉丝时,流体动力所产生的最大压力及线材塑性变形的条件。作者使用七种不同粘度的塑料压力流体介质进行了拉丝试验,取得了当改变塑料的熔化温度及拉丝速度时,对线材所获得的断面收缩率、塑料覆盖层厚度及表面质量影响的试验结果。     

钢丝绳断丝声发射定量检测方法研究

采用声发射(ＡＥ)技术对钢丝绳断丝进行定量检测研究·通过波形分析确定合适的定时参数,从而将断丝事件表征为单个ＡＥ撞击信号,实现了断丝的定量化表示·通过二维图示方法选择特征参量,并根据断丝与非断丝类别的分布特点,采用多段线性分类器,以机器智能方式实现断丝的自动检测与识别·     

桥梁半平行钢丝索的非对称断丝损伤力学模型

桥梁用半平行钢丝索由于外层钢丝的螺旋外形和特殊构造,不能直接应用基于平行钢丝假定的并联模型或钢绞线模型进行力学分析.基于Love曲杆理论,考虑非对称断丝引起的垂直于拉索轴向的侧向位移,以及钢丝间的接触力和摩擦力的影响,建立静力拉伸荷载下半平行钢丝索的非对称断丝力学模型,通过数值计算和参数分析,研究断丝后索体内钢丝拉力分布规律及其影响因素.结果表明,非对称断丝引起明显的钢丝拉力不均匀分布,钢丝间摩擦系数、断丝径向位置对钢丝拉力分布影响最大.     

桥梁半平行钢丝索的对称断丝损伤力学模型

基于Love曲杆理论,考虑钢丝间的接触力、摩擦力和泊松效应对钢丝螺旋半径的影响,建立静力拉伸荷载下半平行钢丝索的对称断丝力学模型,并通过数值计算和参数分析研究断丝后索体内钢丝拉力分布规律.结果表明:钢丝间摩擦系数、断丝径向位置对钢丝拉力分布影响最大.