Expansion of Plasma of Electrically Exploding Single Copper Wire Under 4.5kA～9.5kA/Wire

Abstract The experimental system for electrically exploding single metal wire has been de-signed and manufactured. Expansion of the dense plasma column formed from an electricallyexploding Cu wire of diameter 30 μm has been studied with a high-speed photographer to obtainthe time-dependent radius (R-t) curve. The experimental results demonstrate that the mean ex-pansion rate of the dense plasma column is 1.94 μm/ns, 2.6 μm/ns and 3.75 μm/ns according tothe peak pulse current 4.5 kA, 7 kA and 9.5 kA respectively. The results can be beneficial to givinga profound understanding of the early stage of wire-array Z-pinch physics and to improvement ontheir design.     

红外源强度对激光干扰效应的影响

分析了红外目标源辐射强度随距离和时间的变化。在不同红外源强度的 条件下，进行了红外源强度对红外系统输出信号的响应定标。同时，在激光辐照功率67W和辐照时间460ms条件下，用1.06μm连续ND：AYG激光对不同红外源强度下红外系统输出信号的干扰效果进行了对比实验。结果表明：激光对红外系统的干扰效果与红外目标源的强度成正比。当红外源强度在红外系统工作的线性范围时，激光对红外系统的干扰效果最明显。     

激光驱动飞片实验研究及其应用分析

利用小型固体激光器在100－300mJ能量范围内成功驱动了5.5μm厚度铝飞片，最高速度达到6.6km/s，实验得到飞片速度与能量密度的关系。详细介绍了实验装置，测试系统和实验方法，并对实验测试系统进行了分析。对回收样品的分析表明：飞片具有较好的平面性，完整性和重复性。对激光驱动飞片技术在模拟太空高速微粒的应用可能性进行了分析，目前的研究表明：激光驱动飞片技术可以成为一种模拟太空高速粒子的有效实验手段。     

激光驱动准等熵压缩实验研究

利用激光驱动的等离子体实现平面准等熵压缩是近年发展起来的一种新型动高压加载方式,同时也是目前加载应变率最高的准等熵压缩方式,该技术为研究材料准等熵压缩特性和物态方程提供了一条新的途径。探索了激光驱动下平面准等熵压缩的实验技术,在100J固体激光器上成功开展了金属样品的准等熵压缩实验,利用位移干涉测速技术获取了Al/LiF样品界面的速度历史,在样品中获得了接近500m/s的原位粒子速度,应变率达106s-1,准等熵压缩峰值约7GPa.     

激光干涉诊断电热化学发射装置产生的等离子体射流

叙述了用光楔错位干涉与高速摄影技术相结合诊断电热化学发射装置中等离子体发生器产生的等离子体射流的方法,得到了等离子体射流的电子密度和温度等参数的分布。该方法有助于改进电热化学发射装置中等离子体发生器的设计及其效能的提高。     

强激光加载真空中铝靶冲量耦合的数值模拟

为了获得强激光加载真空中铝靶的冲量耦合系数,利用激光体烧蚀模型,采用流体力学理论和1维Lagrange有限差分的计算方法,对真空条件下不同激光参量时气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟,模拟计算结果与实验测量结果、Phipps定标关系符合得较好。结果表明,在等离子体条件下,冲量耦合系数随着激光功率密度的增大而减小。     

小型脉冲激光器驱动高速飞片的实验研究

利用小型脉冲YAG激光器在能量 10 0～ 30 0mJ范围内成功驱动了 5 5 μm厚度 ,直径 0 5～ 0 8mm铝飞片 ,最高速度达到 6 6km s。详细介绍了激光驱动飞片的过程、实验方法和测试系统等 ,并对实验回收的样品进行了分析 ,结果显示飞片具有较好的平面性、完整性和重复性。利用Gurney理论和Lawrence模型对激光驱动飞片的过程进行了解析分析 ,理论结果与实验值吻合得较好     

激光辐照硅、锗材料形成表面波纹的实验研究

用光学显微镜分别测量了1．06μm激光辐照硅、锗材料形成表面波纹的形貌特征。在激光辐照材料形成初始表面波纹之后，后继激光对最终波纹的增长起正反馈作用。当激光功率密度略大于材料损伤阈值时，材料表面呈现周期性的波纹结构；当激光功率密度远大于材料损伤阈值时，材料熔融区内出现无规则的随机分布波纹。激光辐照硅、锗材料产生的波纹结构与材料的性能、表面状况和实验中使用的激光参数密切相关。同时，分析了表面波纹结构对激光光束传输特性，以及激光与材料相互作用产生破坏效应的影响。     

非理想爆轰波阵面传播的Level Set方法应用研究

为了较精确地对非理想爆轰波的传播进行计算,基于爆轰冲击波动力学(DSD)理论,研究了计算二维贴体坐标系中爆轰波阵面传播问题的Level Set方法。根据Ham ilton-Jacobi方程的Godunov差分格式,提出了非正交的贴体坐标系中Level Set函数方程的差分格式及其相应的数值方法。将Level Set方法应用于自行研制的二维流体动力学程序TDY2D得到编码TDY_DSD,对爆轰波的传播及爆轰驱动的实验模型进行了数值模拟计算,所得的计算值均与实验值符合较好。计算结果表明了TDY_DSD程序的正确性和有效性,具有较高计算精度。     

激光辐照下旋转充压柱壳失效的数值模拟

建立了激光辐照下充压旋转柱壳热力学响应的物理模型和数值计算模型,求解了激光产生的非线性温度场。在此基础上,考虑塑性和屈服强度的温度相关性,求解了非线性的应力场,分析了柱壳裂纹萌生的可能位置和条件。通过计算发现,旋转充压柱壳在过光斑中心外表面圆周上有最大应力值这说明在过光斑中心的外表面环带区域将有可能最先发生破坏。激光辐照薄壁柱壳时有较高的温升其更容易发生破坏;旋转柱壳在过光斑中心圆周上应力分布随旋转频率增加而趋于均匀这是因为旋转频率增加激光辐照的环带区域温度分布更加均匀;在激光总能量相同条件下,小光斑辐照时易产生裂纹。