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激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用

韩雪 张黎 张永强 吴冀川 谭福利

韩雪, 张黎, 张永强, 等. 激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 011018. doi: 10.11884/HPLPB202032.190265
引用本文: 韩雪, 张黎, 张永强, 等. 激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 011018. doi: 10.11884/HPLPB202032.190265
Han Xue, Zhang Li, Zhang Yongqiang, et al. Interaction between laser-driven high-velocity metal granule and gas[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 011018. doi: 10.11884/HPLPB202032.190265
Citation: Han Xue, Zhang Li, Zhang Yongqiang, et al. Interaction between laser-driven high-velocity metal granule and gas[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 011018. doi: 10.11884/HPLPB202032.190265

激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用

doi: 10.11884/HPLPB202032.190265
基金项目: 国家自然科学基金项目(11772310)
详细信息
    作者简介:

    韩 雪(1989—),女,硕士,助理工程师,主要从事激光与物质相互作用方面研究;hanxue0807@163.com

    通讯作者:

    张 黎(1980—),男,博士,副研究员,主要从事激光与物质相互作用方面研究;zhangli8037@sina.com

  • 中图分类号: O532.25;O521.3

Interaction between laser-driven high-velocity metal granule and gas

  • 摘要: 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。
  • 图  1  激光驱动靶

    Figure  1.  Laser-driven target

    图  2  实验系统示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of experimental system

    图  3  计算网格

    Figure  3.  Computational grids

    图  4  激光加载初始时刻阴影照片

    Figure  4.  Shadow photographs of laser-driven metal granule

    图  5  激光驱动单颗粒阴影照片

    Figure  5.  Shadow photographs of high-velocity metal granule

    图  6  实验获得的阻力系数随时间变化历程

    Figure  6.  Drag coefficient varies with time by experiment

    图  7  颗粒流场压力云图

    Figure  7.  Contour of prill’s flow static pressure

    图  8  计算获得的阻力系数随时间变化历程

    Figure  8.  Drag coefficient varies with time by simulation

    图  9  初始湍流强度对阻力系数的影响

    Figure  9.  Drag coefficient varies with turbulent viscosity

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-17
  • 修回日期:  2019-11-14
  • 刊出日期:  2019-12-26

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