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激光熔蚀金属平板的三维有限体积法数值分析

强激光与粒子束 2015年第8期27卷 6-10页

作者：张家雷谭福利刘仓理王伟平中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900 中国工程物理研究院四川绵阳621900

为了研究气流条件下强激光对金属靶的熔蚀效应,采用有限体积方法建立了数值模型,并开发了三维Fortran计算程序。综合考虑强激光与材料耦合规律、光束能量空间分布、材料高温热物理性能以及熔蚀界面移动等关键影响因素,模拟了激光辐照下... 详细信息

为了研究气流条件下强激光对金属靶的熔蚀效应,采用有限体积方法建立了数值模型,并开发了三维Fortran计算程序。综合考虑强激光与材料耦合规律、光束能量空间分布、材料高温热物理性能以及熔蚀界面移动等关键影响因素,模拟了激光辐照下金属靶板升温、熔化和剥蚀的复杂物理过程。最后,将计算结果与试验数据进行了比较,验证了计算模型和程序的有效性。结果表明,计算模型能够反映强激光熔蚀金属平板的基本规律,熔蚀深度和后表面温度计算值与试验吻合较好,并且自编计算程序简单高效。

关键词：激光熔蚀气流有限体积法

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电炮加载下芳纶蜂窝夹芯板的动力响应

爆炸与冲击 2018年第1期38卷 85-91页

作者：赵亚运莫建军谭福利孙宇新张进南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 南京晓庄学院环境科学学院江苏南京210094

研究了方形钛-芳纶蜂窝夹芯板在电炮驱动的高速聚酯飞片撞击加载下的动力响应,给出了面板和蜂窝芯层在不同冲击速度下的变形及失效模式。采用VISAR(velocity interferometer system for any reflector)测速技术测量了后面板中心点的速... 详细信息

研究了方形钛-芳纶蜂窝夹芯板在电炮驱动的高速聚酯飞片撞击加载下的动力响应,给出了面板和蜂窝芯层在不同冲击速度下的变形及失效模式。采用VISAR(velocity interferometer system for any reflector)测速技术测量了后面板中心点的速度时程,分析了芳纶蜂窝夹芯板的动态响应过程,讨论了冲击速度对夹芯板动力响应和抗冲击能力的影响。研究结果表明,低波阻抗的芳纶蜂窝破碎行为阻断了应力波向后面板的传播途径,破碎的蜂窝和塑形大变形的前面板吸收了高速冲击的大部分能量,充分发挥了钛合金的高强度和芳纶蜂窝的缓冲吸能特性,提高了夹芯板整体的防护能力。

关键词：动力响应脉冲载荷夹芯板芳纶蜂窝聚酯飞片电炮

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反射率测量中的热辐射影响及其消除方法

强激光与粒子束 2011年第7期23卷 1767-1770页

作者：金云声谭福利张永强李牧赵剑衡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

反射率测量过程中,被激光加热的材料发出热辐射光,对探测器测量存在明显干扰,给测量结果带来了较大误差,该现象普遍存在于以往的测试工作中。通过深入分析热辐射特性,在反射率测量装置中加入透过波长不同于加载激光波长的探测器,探测热... 详细信息

反射率测量过程中,被激光加热的材料发出热辐射光,对探测器测量存在明显干扰,给测量结果带来了较大误差,该现象普遍存在于以往的测试工作中。通过深入分析热辐射特性,在反射率测量装置中加入透过波长不同于加载激光波长的探测器,探测热辐射在该透过波长下的光强信号,并利用比对法消除了反射率测量过程中的热辐射干扰,使高温段的反射率测量精度得到较大提高。

关键词：强激光反射率热辐射积分球

连续激光重复加载下30CrMnSiA钢的反射率

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强激光与粒子束 2012年第12期24卷 2827-2830页

作者：金云声谭福利李牧张永强赵剑衡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

利用双光束反射率测量装置,研究了连续激光重复加载作用下30CrMnSiA钢金属材料的反射率变化特性。通过激光加载、冷却然后再加载到更高的温度的辐照试验与激光单次辐照的结果比较,发现二次加载时材料表面的激光反射率与样品表面首次加... 详细信息

利用双光束反射率测量装置,研究了连续激光重复加载作用下30CrMnSiA钢金属材料的反射率变化特性。通过激光加载、冷却然后再加载到更高的温度的辐照试验与激光单次辐照的结果比较,发现二次加载时材料表面的激光反射率与样品表面首次加载时达到的最高温度所对应的反射率基本一致,只有达到并超过首次加载时样品曾达到的最高温度后,样品表面的反射率才会再次发生变化,且变化趋势与单次完整加载时的路径重合。这表明样品表面的反射率与其达到的最高温度有关,进一步的研究结果表明,样品达到的最高温度与样品表面在最高温度下产生的氧化反应层有关,而这一氧化层在冷却过程和再加载过程不变化。

关键词：强激光反射率重复加载 30CrMnSiA钢

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激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用

强激光与粒子束 2020年第1期32卷 101-105页

作者：韩雪张黎张永强吴冀川谭福利中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900

采用激光驱动技术模拟高速运动金属颗粒与气体相互作用过程,研究高速气固两相流输运过程。采用驱动靶优化设计、激光参数调节等方法对颗粒加速过程进行控制,利用高时空分辨率、高精度瞬态实验诊断技术获取高速颗粒瞬态物理图像。通过求... 详细信息

采用激光驱动技术模拟高速运动金属颗粒与气体相互作用过程,研究高速气固两相流输运过程。采用驱动靶优化设计、激光参数调节等方法对颗粒加速过程进行控制,利用高时空分辨率、高精度瞬态实验诊断技术获取高速颗粒瞬态物理图像。通过求解三维雷诺平均Navier-Stokes方程和刚体飞行六自由度动力学方程数值模拟高速单颗粒与气体混合过程,方程采用高斯−赛德尔隐式方法进行时间推进求解。研究表明,激光驱动方法能够有效地发射金属颗粒,阴影照相技术能够有效获取高速颗粒物理图像。数值模拟给出了高速颗粒与气体作用的流场参数。

关键词：激光驱动高速金属颗粒发射技术气固两相流数值模拟

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磁驱动斜波加载下铋的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ相变实验

高压物理学报 2018年第5期32卷 25-30页

作者：种涛谭福利王桂吉赵剑衡唐志平中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

设计了一套与磁驱动斜波加载实验装置CQ-4配套的样品预设温度系统,温度范围为室温至180℃。利用此装置联合双源光外差测速系统,完成了不同初始温度下铋的斜波压缩相变实验,并在单发实验中获得了同时含有Ⅰ-Ⅱ和Ⅱ-Ⅲ两次相变信息的速度... 详细信息

设计了一套与磁驱动斜波加载实验装置CQ-4配套的样品预设温度系统,温度范围为室温至180℃。利用此装置联合双源光外差测速系统,完成了不同初始温度下铋的斜波压缩相变实验,并在单发实验中获得了同时含有Ⅰ-Ⅱ和Ⅱ-Ⅲ两次相变信息的速度剖面。实验结果显示,随着铋的初始温度从室温提高到148℃,Ⅰ-Ⅱ相变和Ⅱ-Ⅲ相变起始对应的特征拐点速度分别从251.6和275.7m/s下降到239.4和259.7m/s。

关键词：斜波压缩初始温度相变铋速度剖面

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高速气流作用下激光加热金属平板数值模拟

强激光与粒子束 2015年第6期27卷 86-90页

作者：张黎李牧谭福利张永强贺佳赵剑衡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

数值模拟研究了高速气流作用下激光加热金属平板温度场。流体控制方程为三维雷诺平均Navier-Stokes方程,固体控制方程为能量方程,湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型。采用流固耦合计算方法,使用两相流模型模拟气流对烧蚀物的剥蚀,较... 详细信息

数值模拟研究了高速气流作用下激光加热金属平板温度场。流体控制方程为三维雷诺平均Navier-Stokes方程,固体控制方程为能量方程,湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型。采用流固耦合计算方法,使用两相流模型模拟气流对烧蚀物的剥蚀,较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程,计算得到了不同气流速度下金属平板的温度分布以及烧蚀形貌。分别使用两相流方法和动网格方法对高速气流作用下激光对金属板的烧蚀效应进行了计算,结果表明,两相流方法与动网格方法都能较好地模拟高速气流作用下激光加热金属平板的温度响应,由于两相流方法能够较全面地模拟对流换热、熔化与凝固过程以及金属液体在气流冲刷下的动力学过程,因此能获得比动网格方法更为合理的物理图像。

关键词：流固耦合冲刷效应动网格两相流

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冲击载荷下含表面裂纹圆柱壳体的动态断裂

应用力学学报 2006年第1期23卷 53-56页

作者：郭瑞平刘官厅范天佑赵剑衡谭福利装备指挥技术学院北京101416 内蒙古师范大学呼和浩特010022 北京理工大学北京100081 中国工程物理研究院成都610003

动态载荷下含表面裂纹的有限尺寸构件的断裂问题在工程实践中有着重要意义,但由于此类问题非常复杂,目前还不能求得解析解。本文针对含轴向半椭圆盘状表面裂纹的圆柱壳体,应用有限元法研究了动态载荷下其断裂问题,计算了动态应力强度因... 详细信息

动态载荷下含表面裂纹的有限尺寸构件的断裂问题在工程实践中有着重要意义,但由于此类问题非常复杂,目前还不能求得解析解。本文针对含轴向半椭圆盘状表面裂纹的圆柱壳体,应用有限元法研究了动态载荷下其断裂问题,计算了动态应力强度因子与静态应力强度因子的比值KdIyn(t)/KsIta。从计算结果可以得出,比值KdIyn(t)/KsIta与结构和裂纹的尺寸有关,而与冲击载荷的大小无关。本文所得结果在一定程度上揭示了圆柱壳体表面、裂纹面、物质惯性和弹性波的相互作用及其对动态断裂的影响。

关键词：圆柱壳体表面裂纹动态载荷动态应力强度因子有限元法

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ICE自由面台阶靶数据处理的直接计算方法

爆炸与冲击 2019年第4期39卷 143-149页

作者：金云声孙承纬赵剑衡罗斌强王桂吉谭福利中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

斜波压缩台阶靶实验中,不同厚度界面粒子速度历史与材料压缩特性参数存在联系。然而利用普遍采用的数据处理方法无法直接获得该联系。本文中借助特征线理论在建立上述关联的基础上,实现未知EOS下斜波压缩流场的直接计算过程。经数值计... 详细信息

斜波压缩台阶靶实验中,不同厚度界面粒子速度历史与材料压缩特性参数存在联系。然而利用普遍采用的数据处理方法无法直接获得该联系。本文中借助特征线理论在建立上述关联的基础上,实现未知EOS下斜波压缩流场的直接计算过程。经数值计算表明,该方法不仅在无强度效应数据处理中能够准确计算理论值,而且在含有强度效应数据处理中也能够较好地逼近理论值,并可在真实实验数据处理中获得与文献符合较好的结果。该研究可为探索具有较完整理论的强度效应数据处理方法提供新途径。

关键词：斜波压缩特征线方法声速原位粒子速度