中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621999
基于一维弹塑性磁流体力学程序（SSS-MHD），研究了反场构型（FRC）等离子体靶在磁驱动固体套筒压缩过程中强磁场对α粒子能量约束效应，分析了α粒子的非局域和局域自加热对FRC等离子靶压缩峰值温度的影响，以及α粒子能量在整个压缩过程中端部损失效应。等离子体部分采用多温单流体的模型，能量的计算中引入了DT离子、电子及α粒子多成分温度的能量方程，同时考虑了等离子体压缩过程热平衡下的核反应和非局域自加热问题。研究结果表明，磁化靶聚变等离子体在压缩过程中具有较好的稳定性，能够保持刚性转子的靶结构，压缩过程形成的强磁场能够将α粒子的能量约束在O点附近的区域，有利于等离子体靶的点火及燃烧；α粒子对等离子体的自加热效应主要集中在等离子体电流中心区，而非等离子体中心轴处；α粒子对DT等离子体局域和非局域自加热过程存在差异，局域自加热过程的功率大于非局域自加热过程的功率，FRC等离子靶压缩峰值状态温度相差0.5倍。在反场构型的刮离层区，α粒子的能量端部损失在FRC等离子体靶的压缩和膨胀过程中逐渐增大。
固体套筒内爆 强磁场 α粒子 端部效应 imploding of solid liner compressed magnetic field alpha particles end effect 强激光与粒子束
2019, 31(12): 125002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
为了研究物质弹塑性对磁驱动实验运动过程、不稳定性发展等的影响, 在MDSC2程序的基础上, 增加了弹塑性模块, 研制了包括弹塑性的磁流体力学程序, 并进行了弹塑性项影响的数值模拟和分析。数值模拟表明: 没有初始扰动时, 弹塑性项几乎不影响套筒内外半径的运动轨迹; 有初始扰动时, 弹塑性项对磁驱动固体套筒的Rayleigh-Tayor不稳定性有明显的抑制作用。
弹塑性 磁流体力学 磁驱动数值模拟程序 RT不稳定性 固体套筒 elastoplasticity magnetohydrodynamic two-dimensional magnetically driven simulation cod Rayleigh-Taylor instability solid liner 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
固体套筒内爆是采用实验方法研究高能量密度状态下的材料力学性能的重要加载手段之一，国内已经建立起若干开展电磁内爆研究的驱动器。从电流脉冲前沿对固体套筒内爆性能影响的角度进行分析，为如何选择现有的实验装置开展固体套筒内爆实验研究提供依据。采用不可压缩零维模型进行计算，获得了套筒内爆速度受套筒尺寸、电流幅值以及电流脉冲前沿的影响情况。计算结果表明，开展固体套筒内爆的实验研究应选择电流脉冲前沿大于2 μs的装置，这也为未来设计驱动能力更强的固体套筒内爆实验装置奠定了基础。
固体套筒 内爆 脉冲功率技术 solid liner implosion pulsed power technology 强激光与粒子束
2017, 29(10): 105002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
根据电爆炸箔断路开关的简化数值模型和不可压缩固体套筒的零维模型，利用Matlab编写了用于模拟圆盘型发生器驱动固体套筒内爆的一体化程序D-Liner，对圆盘型发生器、电爆炸箔断路开关、固体套筒内爆的耦合过程进行了数值模拟，分析了电爆炸断路开关工作电压、套筒半径、套筒速度的变化过程以及电爆炸断路开关对发生器电流波形的影响，并对套筒参数进行了优化设计。计算结果表明，以直径400 mm的十单元圆盘型发生器为驱动源，采用长度72 cm、厚度120 μm的铜箔作为脉冲锐化开关，当初始电流为5.9 MA时，圆盘型发生器能够获得35 MA的脉冲大电流，电爆炸箔断路开关在击穿与之并联的间隙开关之后可以在固体套筒上产生230 kV的高电压和31 MA、特征上升时间1.6 μs的脉冲大电流，能够把50 g柱形铝套筒加速到13.7 km/s。
圆盘型发生器 固体套筒 电爆炸断路开关 比作用量 数值模拟 disk explosive magnetic generator solid liner electrically exploded opening switch specific action numerical simulation 强激光与粒子束
2017, 29(2): 025004
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳, 621900
电磁驱动柱形固体套筒内爆加载技术是高能量密度物理实验研究的重要加载方式。由于固体金属具有一定的结合强度,需外加载荷达到特定阈值才会发生塑性流动,且在内爆过程中塑性做功会耗散部分电磁力做功而变成金属材料的内能,进而对固体套筒的内爆过程产生影响。通过弹塑性力学平面轴对称问题的解,给出了套筒发生塑性流动时外加电流(即屈服电流)与套筒参数的关系。利用考虑材料强度的零维不可压缩模型对铝套筒的内爆过程进行模拟,并分别与简单零维模型和实验数据进行对比,结果发现当电流峰值远大于(20倍于)屈服电流时,金属材料强度的影响甚微; 而当峰值电流只数倍于屈服电流时,金属材料强度的影响便不能忽略。
固体套筒 零维模型 材料强度 流动应力 负载设计 solid liner zero dimension model material strength flow stress load design 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045017
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
综述了由高能密度物理装置FP-1驱动的固体套筒内爆研究情况.主要内容包括FP-1脉冲功率装置的特性和所进行的主要物理实验:铝套筒内爆、双套筒碰撞和微喷射、套筒的内爆脉冲屈曲等,给出了各类实验的典型结果.
电磁内爆 固体套筒 物理实验 electro magnetic implosion solid liner physical experiment
