LSDW速度和波后气体参数影响因素分析

以一维激光维持的爆轰波(LSDW)的流体力学方程为基础,分析了入射激光功率密度对LSDW速度以及波后气体压强和温度的影响,并把理论计算的结果与一些文献报道的实验结果进行了对比,文章最后讨论了由于分子的离解和原子的电离造成粒子数的增加,以及粒子间的库仑作用对理想等子体比内能和压强的修正,并分析了这些修正对LSDW速度和波后气体压强的影响.     

基于人工神经网络的激光冲击区表面质量的预报

应用人工神经网络系统理论 ,采用机器学习方法 ,建立了激光冲击区表面质量与激光参数能量 (E)、脉宽 (P)、和光斑直径 (D)之间的非线性映射关系。对于新的激光参数 ,网络采用并行推理的方法预报出试件经冲击后的表面质量等级。实践表明 ,神经网络方法科学 ,具有较强的非线性动态处理的能力。     

TiO2-Al含能复合薄膜激光烧蚀特性研究

利用真空磁控溅射技术制备了不同调制周期的TiO_2-Al复合薄膜和TiO_2-Al-Al_2O_3-Al复合飞片,通过SEM对各层薄膜的厚度、界面成分、薄膜均匀性和致密性进行相应表征;利用光子多普勒测速系统(PDV)测量飞片速度,得出飞片速度与激光脉冲能量的关系;运用原子发射光谱法研究了TiO_2-Al复合薄膜调制周期对激光诱导TiO_2-Al复合薄膜等离子体特性的影响。研究结果表明:复合薄膜不同材料膜层分界面清晰可见,具有明显的层状结构;飞片速度随激光能量的增加先上升后降低,调制周期小的飞片速度高于调制周期大的飞片;对应的等离子体电子温度规律类似;在一定能量范围内,反应性复合薄膜在激光辐照下对飞片的速度特性有较为显著的增强作用。该结果对提高激光驱动飞片能量耦合率有重要意义。     

基于转镜的激光照明系统设计及实验研究

为了实现区域内快速运动微小目标的激光辅助照明,提出了利用转镜与点激光器组成扇形激光辅助照明系统的设计方案.详细论述了转镜面数、外接圆直径及转速与激光照明光幕的关系.给出了该激光照明系统下目标被照亮部分的平均激光功率密度与点激光光源功率、激光扫描速度、点激光发散角、相机曝光时间和目标与激光光源距离之间关系的计算公式.仿真...     

工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响

针对现有粉末预置方法的不足,提出了一种新的粉末预置方法--压片预置法.采用该方法在基体表面上实现了粉末绿色预置,采用不同工艺参数在横流CO2激光器上扫描预置层制备了激光熔覆涂层.使用光学显微镜和扫描电镜观测了涂层的界面结合情况、稀释率和微观组织,分析了工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响.结果表明:在预置涂层厚度一定的情况下,大的光斑直径有利于基体能量的吸收,从而有利于涂层与基体形成冶金结合;当光斑直径相同时,高能低速有利于涂层与基体结合性能的提高.熔覆层的稀释率以1000W/mm为界随功率密度的增大先增后减,但当功率密度大于1000W/mm时能量有效利用率偏低.此外,随着功率密度的减小,熔覆表层枝晶组织呈现出"胞化"特征.因此,对于压片预置式激光熔覆,应尽可能采用大光斑小功率低扫描速度的工艺参数.     

乳化炸药的临界爆轰直径的实验研究

乳化炸药的临界爆轰直径是确定合理装药直径的重要参数,对乳化炸药的安全高效使用具有重要的意义,是防止乳化炸药拒爆和提高其爆轰威力的重要控制参数。采用模型实验的方法,设计了楔形槽和聚乙烯圆管模具并观察乳化炸药爆炸效果,实验分析确定乳化炸药的临界爆轰厚度,简单方便且直观地测定了临界爆轰直径。研究结果表明:通过实验观测爆轰终止点,确定了实验用乳化炸药的临界爆轰装药厚度为6 mm;采用13 mm、16 mm、21 mm这三种直径圆管装药的验证实验表明三种直径的药管中的炸药均发生爆轰,但均未达到理想爆轰;无管壳装药爆轰的验证实验中7 mm直径圆管中未发生爆轰,而10 mm直径中发生了爆轰;楔形槽和验证实验综合分析判断在实验所用的乳化炸药临界爆轰直径为7~10 mm。     

一种基于PDV的近场冲击波高压测量技术

对于空中爆炸而言,其爆炸近区呈现高温、高压、多干扰源特征且多存在破片、射流、爆轰产物气体、次生飞片等毁伤源,常用的电测原理传感器在爆炸冲击波各参数的精确测量方面具有很大难度。通过研究爆炸流场中飞片周围压力场,分析诱导冲击波等因素影响,利用飞片速度与所受冲击波压力的数学关系,得到一初步的飞片前方压力计算公式。在理论分析基础上,利用光子多普勒速度测量技术(PDV),设计出可获得空中爆炸近场压力时程的飞片式PDV压力传感器,主要包括飞片、飞片支撑机构、定位圆筒和PDV探头4部分,并对所获结果数据从数据处理、有效时间和实际意义等方面进行分析。这一光测技术是弹药爆炸高压威力场测量的一种积极尝试。     

孔隙塌缩对工业炸药爆轰的多重作用

通过对工业炸药爆轰反应过程中微孔隙压溃的细观与宏观过程进行研究,提出炸药孔隙压溃不仅产生绝热压缩、射流冲击、摩擦剪切生热的"热点"因素;冲击射流产生的旋涡运动,还会起到搅拌混合作用,促进爆轰燃烧反应;同时旋涡运动的湍流能量还会通过粘性耗散转变为热能,供给爆轰波,与化学反应放热一起维持爆轰传播;即工业炸药爆轰中的微孔隙塌缩同时起到了"热点"、搅拌混合促燃和湍流释能的多重作用。炸药孔隙的搅拌混合作用决定了"化学反应区"和"湍流耗散区"的厚度大小,其中"化学反应区"的厚度与孔隙度成反比,"湍流耗散区"则与孔隙度成正比,两者的共同作用构成支持爆轰波的"释能区",这使得工业炸药存在能量利用率最高的最佳装药密度。基于爆轰波"释能区"的新观点,建立了工业炸药的最佳装药密度、极限直径、临界直径、高密度"压死"、炸药能量利用率等爆轰性能经典问题之间的内在联系。通过"孔隙混合效应"和乳化炸药粒径分析,基于敏化气泡与炸药粒径相匹配原则,提出对于粒径5～6μm的乳化炸药,敏化气泡以直径10～100μm为最佳。     

基于PDV技术的微型雷管爆炸驱动飞片速度测试研究

针对微型装药爆炸驱动飞片速度问题,搭建微型雷管爆炸驱动钛金属飞片速度测试装置,利用光子多普勒测速技术(photonic Doppler velocimetry,简称PDV),对直径0.7 mm的微型雷管爆炸驱动飞片的速度进行测试,获得小飞片的速度历程,可清晰观察到飞片速度成长、保持、降低的过程。研究了防护PDV光探头有机玻璃厚度对飞片速度的影响,结果显示:当增大有机玻璃厚度时,测试的飞片平均速度会减小,测试相对误差增大;研究了光探头端面与飞片表面不同距离对测试结果的影响,对速度曲线进行位移积分,结果显示:距离较小时,测试结果的一致性较好,速度、位移增长拐点出现时机较为一致。针对整个测试系统,分析了高斯光束条纹间距、防护玻璃、金属表面反射率、试验装置振动因素对测试精度的影响。     

考虑压缩空气边界的爆炸箔起爆器飞片运动模型

为了研究爆炸箔起爆器中的飞片运动规律,对爆炸桥箔蒸气驱动飞片的过程机理进行了研究。在假设爆炸箔电爆炸后形成的蒸气均匀膨胀以及飞片进行一维刚体运动的基础上,考虑桥箔蒸气内部的压力梯度,引入了压缩空气边界条件,进行飞片运动速度的计算,得到特定发火电路中以桥箔长度、桥箔厚度、飞片厚度以及发火电压为自变量的飞片运动速度模型。根据实测飞片速度的PDV(光子多普勒测速仪)测试结果,引入能量利用率对飞片运动速度曲线进行修正,并且拟合得到了能量利用率关于上述4种自变量的经验公式。结果表明：电爆炸推动飞片运动过程中,能量利用率与桥箔厚度和飞片厚度正相关,而与桥箔长度和发火电压负相关;初期,桥箔蒸气内部具有明显的压力梯度,最大压力可达10 GPa数量级;压缩空气段长度随着时间由0逐渐增大;在桥箔长度与加速膛厚度之比为0.4¹.2、桥箔厚度与加速膛厚度之比为0.002⁰.010、飞片厚度与加速膛厚度之比为0.025⁰.160的范围内,减小桥箔长度、桥箔厚度以及飞片厚度对提高加速膛出口飞片速度、降低爆炸箔起爆器的发火能量具有积极的作用。