强激光与粒子束
2023, 35(2): 025003
强激光与粒子束
2021, 33(5): 055001
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
磁驱动准等熵加载技术通过电流产生的磁压力加载材料,加载路径由负载电流波形和负载结构决定。作为应变率介于静高压加载和冲击加载之间的新型实验技术,熵增小、温升低。10 MA装置是典型的多支路汇流装置,包括24个电流支路,可在较大范围内控制负载电流波形,实现mm厚、cm直径样品在不同应变率下的准等熵加载。基于10 MA装置,通过调节负载电流波形实现样品加载路径控制,在一定压力-应变率范围,开展金属钽的强度实验研究,获取了不同厚度金属钽样品的加-卸载波剖面速度历史,分析获得了钽在系列峰值压力下的强度数据,比较了多个加载平台不同加载路径下的强度数据,实验结果与美国圣地亚国家实验室的磁驱动准等熵结果接近(平均应变率都约为105 s?1),明显高于冲击加载的流动强度,低于准静态加载获取的流动强度,与应变率增高强度会有所下降的理论预测一致。基于多支路汇流装置,未来将可开展更为丰富的材料动力学特性实验研究。
磁驱动准等熵 电流波形 强度 加载路径 钽 magnetically driven quasi-isentropic current shape strength loading history tantalum 强激光与粒子束
2021, 33(4): 045001
强激光与粒子束
2020, 32(8): 085002
强激光与粒子束
2020, 32(9): 092005
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
2 湘潭大学 数学与计算科学学院, 湖南 湘潭 411105
为了对磁驱动实验提供高置信度的数值模拟, 需要开展磁流体力学程序的验证与确认。采用人为解比较法、网格收敛性研究和与成熟程序比较等方法, 对二维磁驱动数值模拟程序MDSC2进行了程序验证。数值模拟表明: MDSC2程序正确地表示了磁流体力学模型, 其中热扩散、磁扩散的离散格式具有二阶收敛精度。采用与磁驱动实验相比较的方法, 进行了MDSC2程序的确认。对聚龙一号装置上的PTS-061发次磁驱动单侧飞片发射和PTS-122发次磁驱动双侧飞片发射实验进行了模拟, 模拟的飞片自由面速度与实验测量的飞片自由面速度相一致; 对FP-1装置上的固体套筒实验进行了模拟, 模拟的套筒内外半径与实验测量结果相一致。MDSC2程序能正确模拟磁驱动单侧飞片发射、磁驱动双侧飞片发射和磁驱动固体套筒等磁驱动实验。
二维磁驱动数值模拟程序 验证 确认 数值模拟 two dimensional magnetically driven simulation cod verification validation numerical simulation 强激光与粒子束
2019, 31(6): 065001
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学 工程与应用物理系, 合肥 230026
聚龙一号装置由24路模块并联组成, 通过调整24路模块中激光触发气体开关的导通时序可实现负载电流波形的精确调节, 以满足磁驱动加载实验所要求的负载电流波形灵活调节的需求。针对聚龙一号装置开展的磁驱动加载实验, 建立了能够描述能量从Marx发生器开始至负载整个传输过程的全电路模型, 开发了相应的电路计算程序, 并基于实验结果对计算程序进行了校验, 电路模拟结果与实验结果符合较好。电路模拟程序的计算效率比采用Pspice软件进行全电路计算的效率显著提高, 其不仅可应用于在给定激光触发气体开关导通时序的情况下对聚龙一号装置的输出特性进行预测和评估, 同时也为负载电流波形调节的方案设计提供了一种有效工具。
聚龙一号装置 波形调节 电路模拟 磁驱动加载 PTS facility shaping current pulse circuit simulation magnetically driven 强激光与粒子束
2018, 30(12): 125001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
为了研究物质弹塑性对磁驱动实验运动过程、不稳定性发展等的影响, 在MDSC2程序的基础上, 增加了弹塑性模块, 研制了包括弹塑性的磁流体力学程序, 并进行了弹塑性项影响的数值模拟和分析。数值模拟表明: 没有初始扰动时, 弹塑性项几乎不影响套筒内外半径的运动轨迹; 有初始扰动时, 弹塑性项对磁驱动固体套筒的Rayleigh-Tayor不稳定性有明显的抑制作用。
弹塑性 磁流体力学 磁驱动数值模拟程序 RT不稳定性 固体套筒 elastoplasticity magnetohydrodynamic two-dimensional magnetically driven simulation cod Rayleigh-Taylor instability solid liner 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065002
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,合肥 230026
微管道是微纳领域最基本的模型之一,其结构简单、均匀,应用广泛。本文提出一种利用飞秒贝塞尔光进行激光直写,结合磁控溅射金属镀层,加工可磁驱动微管道的新方法。利用空间光调制器将飞秒激光调制成飞秒贝塞尔光,通过高数值孔径的物镜聚焦,配合精密三维压电平台的移动,实现了微管道的拉伸加工;通过后续磁控溅射镍处理后,微管道具有超顺磁特性,利用外部磁场可以有效实现驱动。本文详细研究了利用空间光调制器产生的飞秒贝塞尔光的传播和聚焦特性,提出的微管道加工新方法可实现微管道直径、长度、排布的灵活控制,加工效率高;经磁控溅射镍处理的微管道可以利用外部磁场实现在液体环境下沿特定路径的可控驱动,运动灵敏度高,环境适应性强。这种新的微管道加工方法具有灵活、可控、高效的优点,所加工的可驱动微管道在无创手术、靶向药物运输、生物成像与传感、微环境净化等领域具有广阔的应用前景。
微管道 空间光调制 贝塞尔光 磁驱动 microtube spatial light modulation Bessel beam magnetic driving
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
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370 μm厚飞片进行了模拟和分析。数值模拟表明,334 ns之前飞片自由面部分保持固体状态,334 ns之后飞片自由面部分已经熔化,到340 ns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。
磁驱动飞片 固体密度反射面 自由面速度 烧蚀 magnetically driven flyer plate solid density reflecting surface free surface velocity ablation 强激光与粒子束
2017, 29(4): 045003