电磁加载下的高能量密度物理问题研究（续2）

3.2电磁驱动的高能量密度动力学研究3.2.1固体套筒内爆动力学实验磁力驱动下高速内爆的金属套筒是一个柱形会聚撞击器(又称为飞层),可用来进行冲击压缩和许多流体动力学实验,为此当撞击内部靶芯时套筒内表面附近必须接近于固体状态的密度,因而称为固体套筒。如同气体炮是标准的平面冲击加载装置那样,电磁驱动的固体套筒是柱面会聚冲击实验的通用平台,其能力和精度明显超过爆轰会聚装置,而且没有爆炸带来的种种不便之处。为了用各种材料作撞击器,在轻质良导体(如铝)驱动筒内侧衬上用所需材料制作的薄筒,组成所谓复合套筒。固体套筒内爆动力学…     

橡胶套筒对非均匀地应力下固井水泥环受力的影响分析

针对固井水泥环密封失效引起的环空气窜问题,本文提出了在套管外部安装一层橡胶套筒的方案,利用橡胶材料的超弹性能缓解水泥环的受力变形。建立了非均匀地应力和套管内压作用下的套管-橡胶套筒-水泥环-地层力学特性分析的有限元模型,研究了水泥环内壁的受力变形和等效塑性应变,分析了橡胶套筒材料属性对水泥环受力变形的影响。结果表明:当套管内压为90MPa时,无橡胶套筒条件下水泥环内壁的等效塑性应变为5.36×10^-2,套管的最大Von-Mises应力为525.2MPa,有橡胶套筒时(橡胶套筒厚度为6mm)水泥环内壁的等效塑性应变为7.63×10^-5,套管的最大Von-Mises应力为772.8MPa;橡胶套筒大幅缓解了水泥环的塑性变形,但对其受力状态不利;要使橡胶套筒对水泥环的等效塑性应变起到较好的改善作用,其厚度应大于3mm,硬度应大于85。研究结果对环空带压的预防和控制具有参考价值。     

金属套筒对圆柱超导体内裂纹强度因子的影响研究

建立了一个外部包裹厚度为d的金属套筒且含有中心裂纹的YBCO圆柱型超导体模型,将其置于变化的外磁场环境中。采用Kim模型,通过ABAQUS软件有限元法和J积分法,忽略金属套筒对超导体磁场捕获能力的影响,对圆柱超导体内裂纹尖端应力强度因子的变化规律进行了数值仿真研究。数值结果表明,金属套筒弹性模量、金属套筒厚度和裂纹长度对圆柱超导体内裂纹的应力强度因子有显著的影响。超导体内合力为拉力时,金属套筒抑制裂纹扩张;当金属套筒与超导体弹性模量之比大于2时,抑制作用变化不明显,强度因子相应减小;裂纹尖端受到相同拉应力时,有金属套筒的裂纹长度是无金属套筒裂纹长度的1.1倍。     

聚龙一号装置上首次铝套筒Z箍缩X射线背光照相实验

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器（1053 nm, 1 kJ, 1 ns）驱动固体靶材产生X射线, 然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术, 成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下, Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力, 为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。     

Z箍缩聚变及高能量密度应用研究进展

基于脉冲功率技术的Z箍缩过程可以实现驱动器电储能到X光辐射的高效率转换,形成极端温度、密度、压力条件,近年来在惯性约束聚变及高能量密度应用中取得了一系列重要进展。综述了国际上辐射间接驱动和磁直接驱动两条Z箍缩聚变技术路线发展现状,简要介绍了我国Z箍缩聚变尤其是7~8 MA脉冲功率装置上的动态黑腔研究进展;分别从辐射与物质相互作用、辐射不透明度、材料动态特性、实验室天体物理等方面,概述了Z箍缩应用于高能量密度物理研究的技术路线和主要成果。希望通过对Z箍缩聚变及高能量密度应用研究的论述和发展趋势分析,推动我国Z箍缩研究领域的进一步发展。     

基于超声相控阵和逆时偏移成像的套筒灌浆饱满度无损检测方法

灌浆套筒连接是装配式建筑应用主要的连接方式之一,套筒的灌浆饱满度决定了装配式建筑的稳定性和抗震性。本文提出一种基于逆时偏移(RTM)成像算法的相控阵超声检测方法,可对装配式套筒连接处可能存在的灌浆缺陷进行检测,本文通过数值仿真试验和室内模型试验对所提方法的有效性进行了验证,其中数值仿真结果表明：RTM算法与传统超声全聚焦(TFM)算法相比,具有更高的成像精度和清晰度,能准确识别套筒内部的空洞、不密实等灌浆缺陷。室内试验结果表明：在RTM重构图像中,与灌浆密实套筒相比,灌浆不密实套筒的反射信号会低9dB,此特征可以识别注浆缺陷。研究结果表明本文提出的相控阵超声成像方法适用于预制结构的套筒灌浆缺陷检测。     

带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头的密封性研究

本文对直径为100mm带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头的强度进行了计算和实验分析研究.计算研究中根据在符合实际工程下确定带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头密封部位的应力和位移,以及对管道密封性能的影响;实验研究中根据对直径为100mm带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头进行符合实际工况的试验,测量绝缘接头密封部位的应力和位移,以及密封圈的受损程度.对计算和实验结果进行分析比较,确定带套筒构件埋地燃气管道绝缘接头在装配中的最小预紧力,分析在不同因素作用下管道绝缘接头的安全性,并为其它直径类型带套管构件埋地燃气管道绝缘接头的设计提供可靠的依据.     

B型套筒角焊缝缺陷相控阵超声检测定量方法

B型套筒修复作为油气管道修复的主要方式之一,在其修复的焊接过程中,该结构的环形角焊缝内部常常出现以气孔、夹渣为代表的孔型缺陷。这类缺陷由于角焊缝特殊的结构,在利用相控阵超声无损检测技术对其检测时,难以对其进行定量分析。通过数值模拟和实验,发现通过相控阵超声扇扫得到缺陷回波信号峰值与孔型缺陷直径呈正相关,为孔型缺陷的定量分析提供了一种可靠的手段。     

磁化套筒惯性聚变初步探索研究与实验可行性分析北大核心CSCD

磁化套筒惯性聚变(MagLIF)构型可充分利用现有大型脉冲功率驱动装置,如聚龙一号等。基于磁流体力学方程组和1∶1比例氘氚(DT)混合燃料聚变模型,开发了零维MagLIF数值模拟程序并进行了初步探索研究。计算结果表明初始负载参数(如轴向磁场强度,预加热温度、时刻,负载半径等)与聚变产额之间有着密切的联系,在给定条件下,可依据计算给出的定性关系进行负载优化设计。值得注意的是,根据计算结果,即使在理想条件下,氘氚燃料要实现能量收支平衡,则驱动器的电流必须大于21.2 MA。这意味着聚龙一号装置(10 MA)无法开展集成化的MagLIF实验,进一步的校验计算验证了上述观点,并在此基础上提出铝套筒分解实验的建议和负载设计参数。所取得的计算结果有利于加深对MagLIF套筒压缩阶段物理过程的认知和理解。     

一维磁化套筒惯性聚变模拟程序的设计与校验

在调研跟踪国外磁化套筒惯性聚变(MagLIF)研究领域最新进展的基础上,以一维磁流体力学方程为基础,结合氘氚燃料能量交换方程,建立一维磁化套筒惯性聚变物理模型,并使用Fortran语言编写完成一维数值模拟程序MagLIF-1D;通过与圣地亚实验室LASNEX,HYDRA等程序计算结果对比展示,完成程序校验工作,讨论后认为程序计算结果存在差异的主要原因可能来自不同程序对于材料状态方程库的选择;通过计算,MagLIF-1D程序可以直接获得内爆速度、燃料压力、燃料密度、聚变产额等关键物理量,这为后续更好地开展磁化套筒惯性聚变实验设计提供了有力工具。