强激光与粒子束
2022, 34(4): 049001
1 上海交通大学中英国际低碳学院, 上海 201306
2 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
基于可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)和传统的反演重建算法对轴对称火焰的二维温度场和CO2浓度场的同步重建通常需要进行空间轴向和径向的多视线扫描式测量,测量系统相对复杂,反演重建效率不佳。本文基于4.2 μm 中红外TDLAS激光测量系统,针对轴对称层流扩散火焰,建立了能够同步反演火焰温度场和CO2浓度场的机器学习模型。与传统的反演重建方法相比,采用机器学习的反演模型只需要对火焰中心轴向进行扫描式测量就能同步、高效地重建轴对称层流扩散火焰的二维温度场和CO2浓度场,在相同的硬件条件下需要更少的实验测量数据,能够简化实验测量的复杂度并提高反演重建的效果。
光谱学 层流火焰 机器学习 温度 浓度 光学学报
2020, 40(23): 2312003
1 西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 中国科学院半导体研究所 半导体材料重点实验室, 北京 100083
实验研究了一种由一个分布反馈半导体激光器、一个相位控制部分和一个半导体光放大器组成的三段式单片集成半导体激光器的动力学特性. 采用常规的动力学分析方法, 对不同相位控制电流下激光器输出的光谱、时间序列、相图及功率谱进行了分析, 考察了其进入混沌的路径及阵发混沌的特性。研究结果表明, 在适当的运行参数下, 单片集成半导体激光器可呈现混沌态与稳定态随机交替出现的阵发混沌状态输出.在固定分布反馈半导体激光器电流和半导体光放大器电流不变的情况下, 连续地增大相位区的电流IP, 单片集成半导体激光器将先后经历稳定态、单周期态、阵发混沌态, 最后再回到稳定态的过程.在确定了激光器处于阵发混沌态时相位区电流IP的取值范围之后, 进一步的分析结果表明, 随着相位区电流IP的增加, 平均层流时间先减小, 达到一个极小值后再迅速增大.
非线性光学 激光物理 实验研究 单片集成半导体激光器 阵发混沌 动力学态 平均层流时间 Nonlinear optics Laser physics Experimental investigation Monolithically integrated semiconductor laser Intermittent chaos Dynamical state Average laminar time
四川大学 制造科学与工程学院, 成都 610065
为研究非转移弧层流等离子体制备面向新材料领域的μm级球形氧化铝粉末的能力，使用自制的非转移弧分段式阳极层流等离子体球化设备，以载气送粉的方式，对η相的不规则 μm级三氧化二铝粉末进行等离子体球化处理，并采用均匀设计法，研究等离子体发生器和送粉器不同的工作参数对氧化铝粉末球化率的影响规律。结果表明，实验所采用的直流非转移弧层流等离子体发生器能有效制备球化率接近100%的高球化率球形氧化铝粉末。实验发现，高球化率、高分散性和粒径大小均匀的球形氧化铝粉末可在不同工艺参数组合下制备，并证明了采用非转移弧分段式阳极层流等离子体发生器可实现较低功率下制备较高球化率球形氧化铝的可行性。实验还通过XRD与PDF卡片索引技术对球化前后的氧化铝粉末进行了物相定性分析，发现η相的氧化铝粉末经射流作用转化成了Corundum型的氧化铝粉末。
层流等离子体束 等离子体球化 球形氧化铝粉末 高球化率 物相定性分析 nitrogen laminar plasma plasma spheroidization alumina powders high spheroidization rate qualitative analysis of material phases 强激光与粒子束
2018, 30(7): 079002
为了研究扩散火焰空间分布特性, 采用具有空间分辨能力的激光诱导击穿光谱技术对甲烷/空气本生灯扩散火焰进行了实验研究, 得到了不同流量(0.100L/min,0.120L/min)、不同高度(7mm,9mm,11mm)的火焰以及中心轴线上的击穿阈值、等离子体能量、光谱强度比等相关参量的分布情况。结果表明, 等离子体能量可以用来定性描述扩散火焰温度空间变化规律, 结合分析等离子体能量和H/O谱线强度比的分布情况可确定扩散火焰不同高度上火焰前沿的位置以及第二燃烧区域的宽度;根据相关实验点近似得到H/O谱线强度比与火焰局部当量比线性关系式, 可得到不同流量条件下扩散火焰轴向当量比分布情况以及火焰长度。此研究结果对于激光诱导击穿光谱技术应用于燃烧诊断方面具有重要意义。
光谱学 空间分布 激光诱导击穿光谱 层流扩散火焰 spectroscopy spatial distribution laser-induced breakdown spectroscopy laminar diffusion flame
空军工程大学 航空航天工程学院, 西安 710038
为了研究等离子体环量控制对翼型的影响特性, 采用基于唯象学的等离子体气动激励数学模型和二维雷诺平均N-S方程, 选取NCCR 1510-7067N环量控制翼型, 数值模拟后缘半径对升力和效费比的影响规律, 并进行优化。设计最佳后缘半径模型进行低速风洞实验, 获得迎角-4°~12°, 速度6, 10, 15 m/s下的压力分布和升力特性。研究表明: 后缘半径过大或过小都不利于Coanda效应的产生, 确定最佳后缘半径与弦长的比值为0048, 效费比97.69。低雷诺数下, 随着迎角的增加, 出现了层流长泡分离和短泡分离, 等离子体射流不仅改善了尾部流场, 还通过环量增加抑制层流分离, 提高了升力。
等离子体 环量控制 后缘半径 Coanda效应 层流分离 plasma circulation control the trailing radius Coanda effect laminar separation 强激光与粒子束
2017, 29(6): 065007
四川大学 制造科学与工程学院, 成都 610065
采用自行研制的直流非转移型等离子体发生器，对其产生的层流等离子体射流特性进行了实验研究。实验结果表明: 该等离子体发生器在以纯氮气为工作气体时，呈现出高电压低电流的等离子体射流特性，该特性有助于提高等离子体发生器的电极寿命;在弧电流和工作气流量由小向大变化过程中，等离子体射流长度均呈现出先由短变长、再由长变短的变化规律;在等离子体射流长度由长变短的过程中，射流的形貌从相对集中、轴对称和稳定的状态向分散、非轴对称和不稳定的状态变化，即等离子体射流由层流形态向湍流形态转变，并且在此过程中射流产生的噪音逐渐增强。
等离子体发生器 层流等离子体 伏安特性 射流长度 射流形貌 plasma generator laminar plasma volt-ampere characteristics jet length jet morphology 强激光与粒子束
2014, 26(9): 092005
1 中国科学院 力学研究所， 北京 100190
2 清华大学 工程力学系， 北京 100084
采用给水冷管状静电探针施加负偏置电压、并使探针以一定速度垂直于射流轴线扫过层流氩等离子体射流的方法，测量探针所收集到的累积离子饱和电流随侧向位置的变化，利用Abel变换推导出了局部离子饱和电流密度沿射流径向的分布；采用自制的水冷动压探针，以动态扫描法测量了射流动压沿射流径向的分布；根据局部离子饱和电流密度和射流动压的测量数据，由理论关系式推导出了等离子体射流横截面上的温度分布，同时，采用谱线相对强度法测量了等离子体射流的激发温度。结果表明：两种方法得到的等离子体射流中心温度吻合较好，所得到的射流中心温度随弧电流加大而增大的变化趋势也一致。
温度测量 层流等离子体射流 离子饱和电流 动压 光谱法 temperature measurement laminar plasma jet ion saturation current impact pressure spectroscopic method
西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室,西安 710049
提出了一种基于粒子模拟的磁绝缘传输线等效电容和等效电感计算方法,在层流模型得到的同轴磁绝缘传输线等效电感和等效电容理论公式中引入修正因子,对粒子模拟所得结果进行数值拟合,获得了等效电容和等效电感修正因子依赖于电压的拟合表达式,修正后的等效电容和等效电感理论公式与粒子模拟结果符合较好,所得结果可用于磁绝缘传输线的等效电路建模。
磁绝缘传输线 层流模型 粒子模拟 等效电容 等效电感 magnetically insulated transmission line laminar flow model particle-in-cell simulation equivalent capacitance equivalent inductance
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室,西安 710049
2 西安空军工程大学 理学院， 西安 710051
基于变像管工作原理并从其整体性能优化的角度出发，得出在其中采用准层流电子束的必要性；通过分析已有电子光学聚焦系统所存在的结构和性能上的缺陷，确立了优化电子透镜系统的基本模型.在分析各参量相对变化对其渐进聚焦调制特性影响的基础上，阐明了通过膜孔透镜的引入而形成对电子束横向尺寸具有渐进压缩特性的准层流电子枪的可能性.
变像管 交叉枪 准层流枪 调制型 Image-converter tube Cross-over electron gun Quasi-laminar flow electron gun Modulation type
