1 西安电子科技大学理学院, 西安 710071
2 西北核技术研究所第五研究室, 西安 710024
基于靶面温度分布测量反演激光强度时空分布的重构表达式中,被积函数包含的奇异阿贝尔核函数导致了求解积分表达式的病态和解的不稳定。为了解决这一积分求解问题,基于广义函数理论和正则变换方法,对积分函数进行了重新构造,获得了基于靶面温度时空分布测量反演入射激光强度分布的重构算法,并分析了重构结果对温度测量误差的敏感性。借助数值模拟方法对重构算法进行了验证,数值计算给出了重构强度误差与靶板厚度和辐照时间的关系。验证结果表明,两种背光面边界条件下反演获得的激光束时空分布,不仅与原始模型激光束达到了较好的一致,而且不受薄板条件的限制。算法对强激光辐照效应的靶面激光参量监测有实用性。
激光技术 激光强度场 温度时空分布 阿贝尔核函数 重构算法
1 西安电子科技大学理学院, 西安 710071
2 西北核技术研究所第五研究室, 西安 710024
为了把激光加热静止圆柱壳的实验测量结果应用到旋转圆柱壳的激光参量估计中,研究了旋转圆柱壳的激光加热效率。用积分变换法得到了旋转圆柱壳的温度分布,分析了最大温升点相对激光峰值强度点的滞后现象。基于静止圆柱壳和薄壳假设,导出了旋转圆柱壳激光加热效率及估计辐照时间的表达式。对于旋转金属圆柱壳,最大温升点相对激光峰值强度点的滞后角和激光加热效率取决于无量纲参量DR(柱壳半径R与束斑半径r0之比)、DL(横向热扩散尺度4ατL与束斑半径r0之比)及DM(加热时间τL与柱壳旋转频率fR的乘积)。达到相同的最大温升时,旋转圆柱壳的激光辐照时间和静止圆柱壳的激光辐照时间之间存在与激光功率无关的非线性关系,而激光功率决定了所需的绝对激光辐照时间。
激光技术 加热效率 激光参量 旋转圆柱壳 温度分布
1 西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
2 西北核技术研究所第五研究室, 陕西 西安 710024
为了在实验室设计激光辐照金属充压柱壳的损伤形态,对壳体损伤形态相关的靶面激光参数估计问题进行了研究。在忽略沿柱壳壁面热传导的条件下,给出了壳壁温度分布的解析表达式；根据随温度变化的材料力学参量和内压载荷,分析了壳体激光加热区内热裂纹的生成、稳定扩展和失稳扩展,推导出了壳体发生三种损伤形态的靶面激光参数估计表达式。针对30CrMnSi钢壳体进行了数值计算分析,数值结果与实验现象基本一致。研究结果表明,在给定目标特性条件下,充压柱壳激光辐照效应的损伤形态可以通过选择激光器参数来实验设计。
激光技术 靶面激光参数 热效应 损伤形态 充压柱壳
1 防化研究院,第二研究所,北京,102205
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
在分析不同类型完全匹配层特点的基础上,选用了卷积形式完全匹配层(CPML)截断空中核爆电磁脉冲数值模拟的开放边界.从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的完全匹配层出发,构造了未分裂形式的完全匹配层,应用傅里叶变换的卷积定理,推导出2维旋转椭球-双曲正交坐标系下卷积形式完全匹配层介质中电磁场的迭代形式的离散方程.计算表明,采用CPML吸收边界方法使得截断的外边界处的场的计算误差大大减少.
卷积完全匹配层(CPML) 时域有限差分 电磁脉冲 核爆炸 截断 Convolutional perfectly matched layer（CPML） FDTD Electromagnetic pulse Nuclear explosions Truncation
时域电场积分方程是研究电磁辐射及散射等问题的重要方程.在数值计算中,该方程方法只需将散射体进行剖分,而不必将剖分推至整个计算域内进行,计算效率较高.将时域电场积分方程方法引入到电磁脉冲作用下架高屏蔽电缆蒙皮电流的计算中,研究了电缆的蒙皮感应电流分布及波形特征.通过与辐射波电磁脉冲模拟器的实验结果的比对,证明了数值结果的可靠性.
时域积分方程 有限差分 电磁脉冲 屏蔽电缆 Time domain electric field integral equation （EFI Finite difference method Electromagnetic pulse Shielded cable
为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究.引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可以用于各向同性有耗计算域截断问题的处理.利用建立的数值方法,模拟了电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆引起的蒙皮感应电流分布规律及波形特征,并利用辐射波电磁脉冲模拟器对该问题进行了实验研究.计算与实验结果在误差范围内的一致性证明了数值结果的可靠性,以及该时域计算方法在处理电磁脉冲电缆耦合问题的可靠性.
时域有限差分(FDTD)法 电磁脉冲 屏蔽电缆 传输线理论 Finite difference time domain （FDTD) method Electromagnetic pulse Shielded cable Transmission line theory
1 西安电子科技大学,物理系,陕西,西安,710071
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
给出一种新型核电磁脉冲辐射波模拟器天线,并用时域有限差分方法分析和优化天线的结构.天线的激励源是由同轴线馈入的强电压脉冲.优化了平行板传输线和TEM喇叭的尺寸,并对天线的近场进行分析,给出了天线尺寸对近场特性的影响.数值模拟结果表明,在距离天线口径100m处的电场强度可达20kV/m.
电磁脉冲 辐射波模拟器 天线 时域有限差分 Electromagnetic pulse （EMP） Radiating-wave simulator Antenna Finite difference time domain method
1 西安电子科技大学,微电子研究所,陕西,西安,710071
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
用增强光电流模型对微电路pn结瞬态电离辐射响应开展了数值模拟计算.该模型在Wirth-Rogers光电流模型的基础上,增加考虑了高注入对过剩载流子寿命的影响以及衬底(准中性区)电场的效应,这些效应对于高阻材料是不容忽视的.该模型对正确预估微电路PN结瞬态电离辐射响应提供了很好的评估手段.
微电路 增强光电流模型 Wirth-Rogers光电流模型 过剩少数载流子 高阻材料 microcircuit enhanced photocurrent models Wirth-Rogers photocurrent models excess minority carrier high resistivity material
根据光的吸收机理,分析了单粒子效应脉冲激光模拟实验中所需用的脉冲激光的特点,探讨了脉冲激光单粒子效应的MonteCarlo计算模拟途径。在只考虑光电效应的简化下,得到存储器硅片单粒子翻转时入射脉冲激光能量阈值与临界电荷的计算关系式,进而给出该硅片的翻转截面的计算公式。在给定了存储器硅片的临界电荷的情况下,对入射脉冲激光能量阈值和单粒子翻转截面进行了计算。
单粒子翻转 脉冲激光模拟 脉冲激光能量阈值 翻转截面 single event upset pulsed laser simulation pulsed laser energy threshold upset cross section
分别采用数值方法与解析方法，研究了连续波激光辐照半导体材料时产生的温升及热应力。讨论了不同激光参数(强度、波形、波长及脉冲持续时间)与温度及热应力之间的关系，以及造成半导体材料热应力损伤的激光阈值强度。
CW激光 激光辐照效应 半导体材料 热应力损伤
