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脉冲功率技术
基于NEPTUNE开展的脉冲功率装置汇流区三维PIC数值模拟
赵海龙, 董烨, 周海京, 王刚华, 王强
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200066
摘要:
大型脉冲功率装置真空汇流区的电子输运过程对于电流汇聚有重要的影响,在高性能计算集群的帮助下,使用NEPTUNE软件开展三维全电磁PIC模拟进行了研究,模拟区域(34 cm×34 cm×18 cm)包括双层柱-孔盘旋(DPHC)结构和部分内、外磁绝缘传输线等关键位置。计算结果清晰的展示了零磁位区分布和电子输运轨迹,电子主要由外磁绝缘传输线阴极表面发射,在洛伦兹力作用下向中心漂移并损失在零磁位区处;对电子能量沉积的统计结果表明,受电子流轰击最严重的位置在DPHC结构下层阳极柱表面,来自大型脉冲功率装置的实验结果证实了上述结论。根据计算结果,最大电流损失率(437 kA,27%)发生在电流传输的早期时刻(~15 ns),而电流峰值时刻损失率则仅有0.48%,此时磁绝缘已完全生效,表明DPHC结构在峰值电流的汇聚与传输上有很高的效率。
磁驱动飞片发射实验结构系数初步研究
阚明先, 段书超, 王刚华, 肖波, 赵海龙
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200072
摘要:
为了确定磁驱动飞片发射实验结构系数的范围、影响因素、结构系数与影响因素的关系,对聚龙一号装置上的磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明,磁流体力学程序能正确模拟聚龙一号装置上各个磁驱动飞片发射实验;磁驱动双侧飞片发射实验的结构系数为0.7~0.8;磁驱动单侧飞片发射实验的结构系数为0.80~0.85。磁驱动飞片发射实验的结构系数与实验加载电流无关,仅由磁驱动飞片发射实验的负载结构决定。磁驱动飞片发射实验的结构系数取决于阴阳电极极板的初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙以及阴阳电极上飞片厚度之和等三个因素。在磁驱动飞片发射实验中,电极初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙不变的情况下,结构系数由阴阳电极上飞片厚度之和确定,阴阳电极上飞片厚度之和越大,结构系数越大。
强激光物理与技术
单脉冲飞秒激光烧蚀炸药过程的热效应研究
刘嘉锡, 伍俊英, 杨利军, 李姚江, 吴姣姣, 鲁建英, 陈朗
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200061
摘要:
飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体。可以利用飞秒激光对含能材料或含能元器件进行精密加工。深入认识飞秒激光烧蚀炸药过程中,炸药内部的热效应是发展飞秒激光加工炸药技术的基础。建立了单脉冲飞秒激光烧蚀炸药过程的流固耦合计算模型,考虑了在高温高压等离子体和炸药自热反应的共同作用下,炸药内部的热效应。对飞秒激光烧蚀TNT炸药过程进行了流体力学数值模拟。计算结果表明:TNT炸药中未烧蚀区域产生了热效应,峰值温度高于TNT炸药的点火温度,但由于炸药内热效应区域极小,高温持续时间极短,因此炸药内温度迅速下降,没有发生点火现象。
45°高反膜中节瘤缺陷的电场增强效应及损伤特性
潘顺民, 卫耀伟, 安晨辉, 罗振飞, 王健
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200028
摘要:
研究设计和制备了中心波长为1 064 nm的45°多层膜反射镜,通过数值仿真结合实验,对薄膜中节瘤缺陷引起的电场增强效应及其对薄膜抗激光损伤性能的影响进行了研究。结果表明:当1 064 nm激光从右至左45°斜入射时,电场增强效应主要出现在节瘤缺陷的表层及其左侧轮廓中部,电场增强效应随节瘤缺陷尺寸增大而增强。实验上,在清洁的基板表面喷布单分散SiO2微球作为人工节瘤种子,采用电子束蒸发制备法完成多层全反膜的制备,采用R-on-1方式对薄膜样品进行激光损伤测试。结果表明,薄膜的损伤阈值随着节瘤缺陷尺寸增加而线性减小。通过综合分析电场增强效应、薄膜损伤测试结果及损伤形貌特征得出,薄膜损伤阈值降低是由于节瘤缺陷和薄膜中微缺陷共同作用的结果。
MCVD制备光纤预制棒工艺数字化研究
张颖娟, 孟令彪, 李晓佳, 陈风伟, 潘大伟, 欧阳昊, 代江云, 沈昌乐, 刘念, 张立华, 贺红磊, 石兆华, 杨睿戆, 高聪, 王建军, 李波, 景峰
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200091
摘要:
针对改进型化学气相沉积法(MCVD)制备光纤预制棒工艺流程中的关键物理过程,构建了定量化表征原料输运、化学反应动力学、反应区热质传递、颗粒形核与生长、颗粒传输与沉积等相关过程的理论模型并开展了系统研究,获得了一系列规律性结果,揭示了光纤预制棒制备过程中的物理机制,并基于此构建了MCVD数字化仿真平台,对实现光纤制备的量化设计具有重要的意义。
粒子束及加速器技术
单元素靶粒子位移损伤计算方法及有效模式分析
李欣, 赵强, 郝建红, 董志伟, 范杰清, 张芳
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200051
摘要:
通过SRIM程序的快速损伤计算与全级联计算两种常用模式,对单元素靶材料进行粒子辐照模拟计算,分别利用基于损伤能量间接计算移位数的NRT位移模型方法和直接通过输出文件读取的方法获得移位数,并对数据进行相应的处理及分析对比,结果表明:对于单元素靶来说,在SRIM快速损伤和全级联两种计算模式下,利用NRT位移模型数值计算得到的移位数基本一致,都可以用于进一步计算得到可靠的位移损伤剂量(dpa);而通过SRIM两种模式下的输出文件数据直接获得的移位数则有两倍左右的差异,要想得到相对可靠的dpa相关参数,需要根据不同辐照情况选取合适的计算模式。
CSNS加速器真空控制系统的设计与实现
康明涛, 黄涛, 张玉亮, 何泳成, 王金灿, 金大鹏, 吴煊, 郭凤琴, 朱鹏, 王林, 薛康佳
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200042
摘要:
中国散裂中子源(CSNS)加速器真空控制系统负责真空数据采集、设备监控和闸板阀控制与联锁,是设备运行和故障诊断以及超高真空保持的重要保障。本文介绍了加速器真空需求,基于实验物理及工业控制系统EPICS软件框架的真空控制系统设计与实现,使用横河可编程逻辑控制器PLC控制与联锁设备,摩莎MOXA工控机监测真空状态,EPICS PV数据直接进入声音报警系统和历史数据库系统,为工作人员及时发现和处理问题、进行后续数据分析和机器研究等提供了便捷途径和可靠保障。目前,该系统已完成现场安装和调试,并已正式投入运行。运行结果表明,该系统具有稳定可靠性高、人机交互友好的特点,很好地满足了加速器真空控制系统运行的需要。
惯性约束聚变物理与技术
基于薄层单元与弹簧单元的滚动直线导轨副动力学建模
陈学前, 沈展鹏, 鄂林仲阳, 范宣华
, doi: 10.11884/HPLPB202032.200069
摘要:
针对某大型光机装置中使用的LM型直线导轨-滑块的结合面,采用薄层单元与弹簧单元模拟其接触面,建立了大行程传输结构模拟件的有限元模型。通过模型修正方法,根据模态试验结果对薄层单元弹性模量以及弹簧刚度进行了识别。模型修正后,结构前三阶模态频率计算结果与试验结果最大差别为2.23%,地脉动载荷下各测点位移响应计算结果与试验结果最大差别为7.61%。计算结果与试验结果具有较好的一致性,验证了模型的有效性。