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磁驱动固体套筒实验模拟中的电流系数

高压物理学报 2025年第1期39卷 79-85页

作者：阚明先陈涵吴凤超贾月松张南川傅贞段书超中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

采用不可压缩理论模型,对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明,无论是二维磁流体力学理论模型,还是其他不可压缩理论模型,回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数... 详细信息

采用不可压缩理论模型,对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明,无论是二维磁流体力学理论模型,还是其他不可压缩理论模型,回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数。对不同套筒厚度、不同套筒半径条件下磁驱动固体套筒实验的电流系数进行了模拟,发现电流系数不仅与套筒内半径有关,还与套筒厚度有关;套筒内半径越大,套筒电流系数越小;套筒厚度越大,套筒电流系数越小。准确掌握磁驱动固体套筒电流系数的变化规律,可使磁流体程序从磁驱动固体套筒实验的后验模拟发展为精确预测,使磁流体力学模型真正具备正确设计和指导磁驱动固体套筒相关实验的理论能力。

关键词：磁驱动固体套筒实验二维磁驱动数值模拟程序磁流体力学电流系数回流罩结构

加速器用铁氧体-碳化硅混合型高次模阻尼器的研制

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强激光与粒子束 2025年第2期37卷 108-113页

作者：陈欣李晨赵伟黄刚向军李天涛杨洁刘平秦臻中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

大电流加速器束管中,当带电粒子流通过束管时,会在束管中激励起高频场,为了降低对束流的影响,束管中产生的高次模需要利用阻尼器将高频场能量转换成热量并通过冷却装置导走。介绍了某混合型高次模阻尼器的研制及主要性能。阻尼器采用的... 详细信息

大电流加速器束管中,当带电粒子流通过束管时,会在束管中激励起高频场,为了降低对束流的影响,束管中产生的高次模需要利用阻尼器将高频场能量转换成热量并通过冷却装置导走。介绍了某混合型高次模阻尼器的研制及主要性能。阻尼器采用的吸收材料为铁氧体和碳化硅,吸收材料通过金属化和钎焊实现与金属基板的焊接。通过CST和COMSOL软件分别开展了微波性能仿真和热仿真,对阻尼器的结构进行了优化设计。阻尼器的测试结果表明:该混合型阻尼器的吸收效率与计算结果在1.7 GHz以下频段相接近,在1.7 GHz以上高频段后,仿真吸收效率高于实测结果,相差较大;真空漏率、极限真空、水路耐压均满足超导高频腔设计需求。

关键词：高次模阻尼器铁氧体碳化硅焊接

面向精密实验的飞秒激光精密加工技术研究进展

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强激光与粒子束 2025年第1期37卷 134-146页

作者：何煦马云灿马骁曹柱荣喻寅银颖李晶杨靖孟立民李军陶天炯杨昊蒋均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激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

飞秒激光精密加工技术具备极短脉冲宽度避免或缓解热效应、极高峰值功率密度适用于任意固体材料、极小焦斑尺寸实现微区精准去除或改性等三个方面的特性,满足精密诊断/测量实验涉及的各类难加工及特种材料的安全精密加工需求。高稳定性... 详细信息

飞秒激光精密加工技术具备极短脉冲宽度避免或缓解热效应、极高峰值功率密度适用于任意固体材料、极小焦斑尺寸实现微区精准去除或改性等三个方面的特性,满足精密诊断/测量实验涉及的各类难加工及特种材料的安全精密加工需求。高稳定性高重复频率飞秒激光器的应用,弥补了低重复频率飞秒激光难以实现高速扫描的不足,这为精密实验所需各类精密样品/样件的高效精密加工提供了重要能量源。以中国工程物理研究院各研究所精密实验对精密样品的安全高效精密加工需求为切入点,分别以激光X射线精密靶材及结构、炸药材料微结构、超硬材料复合折射透镜结构、微型探头光纤精密固定结构、太赫兹滤波器核心结构等典型应用场景为例,介绍了高重频飞秒激光精密加工技术在难加工材料和特种材料安全高效精密加工方面的研究进展。

关键词：飞秒激光精密加工金属材料炸药材料超硬材料

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极端条件下含能材料的模拟研究思考

高压物理学报 2025年第1期39卷 17-43页

作者：姬广富中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研... 详细信息

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研究背景、基本性质、模拟研究方法及进展、关键问题以及相关实验研究进展。其中,详细介绍了量子力学、分子动力学、蒙特卡罗和有限元等模拟方法及其研究进展,阐述了高压、高温、激光作用和界面效应等极端条件下模拟研究的关键问题,并列举了含能材料在撞击感度、化学释能规律、3D打印、绿色电合成、爆轰机理和超高含能材料合成等方面的实验研究进展。通过遴选代表性研究,展示了模拟研究在实际问题中的应用和解决方案。同时,介绍了一些最新研究成果,以反映该领域的最新进展和未来趋势。此外,详细讨论了跨学科研究的实现方式以及含能材料在极端条件下的安全性问题,包括可能的风险和预防措施。

关键词：含能材料极端条件模拟研究高压高温激光作用

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高温高压条件下聚合物的状态方程和相变

高压物理学报 2025年第2期39卷 8-20页

作者：苏琪琦李蕾李俊胡建波耿华运柳雷中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999

聚合物是现代社会最实用的材料之一,也是含能材料领域的研究热点之一。随着应用范围的不断拓展,聚合物材料的服役环境日益极端。然而,到目前为止,人们对聚合物在高温高压极端条件下的状态方程和结构相变等重要物性还知之甚少,一定程度... 详细信息

聚合物是现代社会最实用的材料之一,也是含能材料领域的研究热点之一。随着应用范围的不断拓展,聚合物材料的服役环境日益极端。然而,到目前为止,人们对聚合物在高温高压极端条件下的状态方程和结构相变等重要物性还知之甚少,一定程度上限制了聚合物在更广阔领域的应用。聚合物自身的混合相态和多尺度分级结构给其在极端条件下的结构和物性研究带来了巨大的挑战。本文概述了近年来高温高压条件下聚合物状态方程和相变研究领域的进展,指出了目前聚合物状态方程和相变研究所面临的问题,以及现有实验技术的局限性,最后,从实验上提出了相关问题的潜在解决方法,希望对今后高温高压极端条件下聚合物状态方程和相变研究有所裨益。

关键词：聚合物高温高压状态方程相变

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扰动激波与颗粒群的RM不稳定性研究

工程热物理学报 2025年第1期46卷 158-163页

作者：李林飞金台邹立勇罗坤樊建人浙江大学能源工程学院杭州310027 浙江大学航空航天学院杭州310027 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900

针对平面激波绕过圆柱产生的扰动激波与N2/SF6轻重气体界面相互作用产生的Richtmyer-Meshkov不稳定问题进行了数值模拟,研究了SF6中不同大小颗粒对不稳定发展的影响规律。计算结果表明,对于5µm、20µm、50µm三种不同尺寸的颗粒,反射... 详细信息

针对平面激波绕过圆柱产生的扰动激波与N2/SF6轻重气体界面相互作用产生的Richtmyer-Meshkov不稳定问题进行了数值模拟,研究了SF6中不同大小颗粒对不稳定发展的影响规律。计算结果表明,对于5µm、20µm、50µm三种不同尺寸的颗粒,反射激波与轻重气体界面作用的时间和位置不同,50µm的颗粒中界面演化更充分,后期湍流化程度更高;比较反射激波与界面作用形成的涡旋结构的发展演化,SF6气体中会形成较多的尖钉、气泡结构,尖钉“腿部”由于剪切形成KH不稳定涡旋,最终形成大小不等的涡旋结构,转捩为湍流;5µm的小颗粒由于惯性小,跟随流体的运动能力更强,后期颗粒群演化出尖钉气泡结构,50µm的颗粒惯性大,与流体运动差别大,颗粒空间分布与气体界面不稳定发展有较大不同。

关键词：扰动激波 RM不稳定密度界面颗粒数值模拟

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爆炸作用下建筑结构高效毁伤评估方法

爆炸与冲击 2025年第1期45卷 133-150页

作者：吕晋贤吴昊卢永刚陈德同济大学土木工程学院上海200092 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

为综合评估战后建筑结构的毁伤等级,针对爆炸作用下典型地面建筑,即含填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构,提出了损伤破坏和倒塌的高精度数值仿真分析方法,并通过RC结构爆炸试验、倒塌事故和砌体墙爆炸试验进行了充分验... 详细信息

为综合评估战后建筑结构的毁伤等级,针对爆炸作用下典型地面建筑,即含填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构,提出了损伤破坏和倒塌的高精度数值仿真分析方法,并通过RC结构爆炸试验、倒塌事故和砌体墙爆炸试验进行了充分验证;开展了典型3层原型RC框架结构在不同爆炸当量(25~200 kg TNT)下的内爆炸数值仿真,定量分析了爆炸冲击波在建筑结构内部的传播、结构损伤破坏和墙体飞散等。爆炸作用下建筑结构的高效毁伤评估流程为:结合镜像爆源和非线性叠加原理确定内爆炸荷载,基于等效单自由度方法评估梁、板、柱及墙体构件的毁伤等级,引入构件重要性系数加权确定房间毁伤等级,考虑房间功能及位置重要性评估整体结构的毁伤等级。高精度数值仿真分析与毁伤评估方法计算的典型RC框架结构的整体毁伤等级一致,即在25、100和200 kg TNT爆炸下RC结构分别呈现轻度、中度和重度毁伤,毁伤评估方法可缩短99%以上的计算耗时,兼具可靠性与时效性。

关键词：爆炸荷载建筑结构毁伤评估方法损伤破坏

基于高阶热层合理论的复合材料板壳结构瞬态热分析

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工程力学 2025年第2期42卷 33-40页

作者：王亚楠赵建宁张家雷刘冬欢北京科技大学数理学院应用力学系北京100083 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算... 详细信息

基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算层厚度坐标高阶变化,从而大大提高了层合复合材料板壳结构热分析的计算效率。该文应用此方法对受集中热流作用下的复合材料柱壳及平板进行了算例研究,通过和商用软件结果的对比验证了该文方法在柱壳的瞬态温度场及平板厚度方向上温度分布的计算精度及计算效率。数值结果表明,基于该文高阶热层合理论的复合材料结构瞬态热分析方法不仅可以高精度模拟结构面内及厚度方向上的温度变化,同时,由于在板壳结构厚度方向上大大减少了节点数量,因此,极大地提高了热分析的计算效率。该方法可进一步用于非傅里叶传热等温度随时间空间急剧变化的极端工况下的瞬态热分析。

关键词：复合材料结构高阶热层合理论多计算层瞬态热分析实体壳单元

Ti/Al/Mg阻抗梯度结构超高速撞击数值模拟

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国防科技大学学报 2025年第1期47卷 136-146页

作者：陈兴徐大富刘占芳卫国宁卢永刚中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900 上海宇航系统工程研究所上海201108 重庆大学航空航天学院重庆400044

基于AUTODYN有限元软件,研究Ti/Mg厚度比值(简称Ti/Mg比值)、结构厚度/弹丸直径(t/D)比值和撞击角度θ对Ti/Al/Mg阻抗梯度结构超高速撞击特性的影响。结果表明,Ti/Mg厚度比值对外泡碎片云膨胀特性的影响在5%以内,但增加Ti/Mg比值能提高... 详细信息

基于AUTODYN有限元软件,研究Ti/Mg厚度比值(简称Ti/Mg比值)、结构厚度/弹丸直径(t/D)比值和撞击角度θ对Ti/Al/Mg阻抗梯度结构超高速撞击特性的影响。结果表明,Ti/Mg厚度比值对外泡碎片云膨胀特性的影响在5%以内,但增加Ti/Mg比值能提高弹丸的破碎程度,Ti/Mg比值在0.625~1之间结构耗能特性最佳;随着t/D比值的增加,外泡碎片云膨胀速度和弹丸中心大碎片质量越小,而结构的单位面密度吸能量降低;斜撞击有利于阻抗梯度结构对弹丸动能的耗散,但会降低弹丸的破碎程度,θ大于40°或50°后,“滑弹效应”对阻抗梯度结构撞击特性的影响较为显著;阻抗梯度结构穿孔面积随Ti/Mg比值和t/D比值的增加而降低,随θ增加而增加,并基于量纲分析拟合出了阻抗梯度结构的无量纲穿孔面积经验计算公式。

关键词：空间碎片阻抗梯度结构超高速撞击撞击特性