發(fā)布時間：2017-03-19 07:01

  本文關(guān)鍵詞：高背壓超聲氣體團簇噴流特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近二十幾年來,超強超短激光脈沖與物質(zhì)相互作用研究受到了極大的關(guān)注。氣體團簇噴流作為一種特殊的相互作用介質(zhì),微觀上單個團簇密度與固體相當,同時宏觀上團簇噴流密度又與氣體相似。因而氣體團簇噴流結(jié)合了氣體和固體兩種相互作用介質(zhì)的優(yōu)點,而逐漸受到了研究者們的青睞。在產(chǎn)生高能離子、高能電子、x射線、太赫茲輻射和高次諧波等方面,氣體團簇被大量用于研究中。在利用飛秒強激光脈沖與氘團簇噴流相互作用實現(xiàn)臺式激光核聚變以來,為了提高聚變中子產(chǎn)額,研究者們對各種氣體團簇源進行了很多理論和實驗研究,以更好地表征團簇噴流特性。但目前就高氣體背壓下噴流中團簇尺寸大小和原子密度及其空間分布等許多特性研究仍然存在很多不足。本研究針對高背壓氣體團簇噴流特性研究不足,開展了如下研究工作:(1)針對不同構(gòu)型的錐型噴嘴(包括不同半張角、不同噴嘴長度等),使用Fluent軟件詳細模擬了高背壓氬氣經(jīng)噴嘴向真空超聲絕熱膨脹形成的氣體團簇噴流中原子密度的分布和演化規(guī)律。研究表明:高背壓氣體噴流中心原子密度小于Hagena尺度定律中直線流模型預(yù)期的原子密度,這與文獻報道的實驗結(jié)果相符。本論文繼而利用模擬結(jié)果詳細研究了錐型噴嘴實際等效孔徑與氣體背壓、噴嘴長度、噴嘴張角等因素的關(guān)系。結(jié)果表明:在較長噴嘴和較大半張角時,錐型噴嘴的等效孔徑與直線流模型預(yù)期接近。(2)利用Boldarev理論模型開展了高背壓超聲氬氣噴流中團簇平均尺寸的演化研究。分析比較由噴嘴喉口起沿噴流方向在噴流中心軸線上團簇平均尺寸的演化情況,再結(jié)合關(guān)于噴流中原子密度沿噴流方向變化的模擬結(jié)果開展錐型噴嘴長度的優(yōu)化研究。研究表明:對于喉口直徑為0.5 mm、半張角為8.5o的錐型噴嘴中噴流密度在噴嘴中心軸線上先變小后逐漸趨于穩(wěn)定,而噴流中團簇平均尺寸則逐漸變大而后在距離喉口20 mm左右的位置趨于一個穩(wěn)定值。因此合適的錐型噴嘴長度約為20 mm。本論文著眼于激光-團簇相互作用研究這一前沿課題,主要通過數(shù)值模擬開展了高背壓氣體噴流密度及團簇平均尺寸的演化,以及錐型噴嘴等效孔徑的研究。這對氣體團簇源的制備及基于氣體團簇的應(yīng)用研究、激光與團簇相互作用機制的理解,乃至對激光與物質(zhì)相互作用機制的深入理解有一定的意義。
【關(guān)鍵詞】：團簇平均尺寸 噴流原子密度 錐型噴嘴等效孔徑 Hagena尺寸定律 Fluent軟件 Boldarev模型
【學位授予單位】：上海工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN24;O35
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 激光與團簇相互作用概述12-13
• 1.2 團簇噴流特性表征方法13-18
• 1.2.1 Hagena尺度定律13-15
• 1.2.2 團簇平均尺寸的測量----瑞利散射法15-17
• 1.2.3 團簇噴流中原子密度的測量-----M-Z干涉法17-18
• 1.2.4 團簇特性表征其他方法18
• 1.3 團簇特性表征研究進展18-22
• 1.4 本課題研究內(nèi)容及其意義22-24
• 第二章 計算流體力學基礎(chǔ)與Fluent軟件簡介24-40
• 2.1 計算流體力學基礎(chǔ)24-28
• 2.1.1 計算流體力學概論24-26
• 2.1.2 流體流動基本特性26-27
• 2.1.3 控制方程27-28
• 2.2 Fluent軟件介紹28-40
• 2.2.1 Fluent軟件概述29
• 2.2.2 Fluent操作步驟29-40
• 第三章 基于Fluent的噴流密度模擬計算40-54
• 3.1 問題分析及模型建立40
• 3.2 模擬結(jié)果及分析40-52
• 3.2.1 噴流特性比較41-43
• 3.2.2 半張角對噴流特性影響43-45
• 3.2.3 噴嘴長度對噴流特性影響45-47
• 3.2.4 初始背壓對噴流特性影響47-50
• 3.2.5 錐型噴嘴實際等效孔徑與Hagena尺度定律預(yù)測等效孔徑比較50-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 錐型噴嘴長度的優(yōu)化研究54-61
• 4.1 引言54
• 4.2 Boldarev理論模型54-56
• 4.3 結(jié)果與討論56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文68-69
• 致謝69-70

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬欖;河外射電噴流[J];自然雜志;1986年05期

2 張復新;噴流巖及其識別與找礦[J];地質(zhì)科技情報;1988年03期

3 徐至展,江志明,陳時勝,林禮煌,張偉清,錢愛娣,張正泉,范品忠;激光等離子體中“牛角尖”狀噴流結(jié)構(gòu)[J];物理學報;1989年01期

4 陳文明;噴流模擬方法研究[J];空氣動力學學報;1995年03期

5 林炳秋,高聽欣;垂直噴流與外流干擾的計算方法[J];空氣動力學學報;2001年03期

6 耿湘人;桂業(yè)偉;王安齡;賀立新;;利用二維平面和軸對稱逆向噴流減阻和降低熱流的計算研究[J];空氣動力學學報;2006年01期

7 趙海洋;劉偉;任兵;;非定常俯抑振蕩下的橫向噴流數(shù)值模擬[J];力學季刊;2007年03期

8 何博;聶萬勝;豐松江;;超聲速空氣流中欠膨脹異質(zhì)側(cè)噴流數(shù)值仿真[J];裝備指揮技術(shù)學院學報;2008年03期

9 田婷;閻超;;超聲速場中的反向噴流數(shù)值模擬[J];北京航空航天大學學報;2008年01期

10 王樹軍;胡俊;吳甲生;符蓓蓓;;旋轉(zhuǎn)導彈橫向噴流/超聲速來流干擾數(shù)值模擬[J];兵工學報;2008年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龔軍鋒;程克明;;噴口結(jié)構(gòu)對側(cè)向噴流作用特性[A];全國低跨超聲速空氣動力學文集（第二卷）[C];2003年

2 陳雪冬;唐貴明;王發(fā)民;;用于脈沖風洞的熱噴流實驗方法初步研究[A];第八屆全國實驗流體力學學術(shù)會議論文集[C];2010年

3 周偉江;馬漢東;紀楚群;;彈體側(cè)向噴流控制干擾流場數(shù)值模擬[A];計算流體力學研究進展——第十一屆全國計算流體力學會議論文集[C];2002年

4 黎作武;;噴流干擾特性的數(shù)值模擬研究[A];計算流體力學研究進展——第十一屆全國計算流體力學會議論文集[C];2002年

5 馮峰;郭力;孫健;王強;;噴流湍流結(jié)構(gòu)及氣動噪聲大渦模擬[A];北京力學會第20屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

6 毛枚良;董維中;鄧小剛;;帶逆向高溫噴流的鈍頭體超聲速流場數(shù)值模擬[A];第十屆全國計算流體力學會議論文集[C];2000年

7 陳亮中;張益榮;萬釗;張毅鋒;;橫向噴流誘導的激波邊界層干擾數(shù)值模擬研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

8 張杰;高振勛;李椿萱;;后拐板對高超聲速層流來流/聲速噴流干擾流動的影響[A];第十四屆全國激波與激波管學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2010年

9 林丹;吳頌平;;橫向噴流干擾的數(shù)值模擬[A];北京力學會第11屆學術(shù)年會論文摘要集[C];2005年

10 徐筠;朱濤;許曉斌;謝峰;;某新型側(cè)向噴流的試驗技術(shù)研究[A];第九屆全國實驗流體力學學術(shù)會議論文集（上冊）[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 記者 毛黎;科學家解開恒星噴流成結(jié)狀之謎[N];科技日報;2009年

2 本報駐美國記者 毛黎;“顛覆”光學加工行業(yè)的新技術(shù)[N];科技日報;2009年

3 全榮;轉(zhuǎn)爐內(nèi)燃燒場噴流行為的試驗研究及CFD解析[N];世界金屬導報;2013年

4 新華社通訊員 廖仕雄 古洋 新華社記者 侯志明;逐鹿高科技的尖兵[N];人民日報;2000年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 康世舉;耀變體的噴流物理研究[D];華中科技大學;2015年

2 徐敏;大氣層內(nèi)攔截彈側(cè)向噴流控制技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學;2003年

3 鄭艷芳;太陽高分辨數(shù)據(jù)評價與噴流/日浪的觀測研究[D];中國科學院研究生院（云南天文臺）;2014年

4 高旭東;復雜旋轉(zhuǎn)側(cè)噴流場數(shù)值模擬[D];南京理工大學;2002年

5 陳華東;太陽日浪、噴流及其相關(guān)現(xiàn)象的研究[D];中國科學院研究生院（云南天文臺）;2008年

6 周松柏;超聲速內(nèi)外流干擾的數(shù)值方法研究及其實驗驗證與應(yīng)用[D];國防科學技術(shù)大學;2009年

7 戎宜生;飛行器迎風前緣逆噴與發(fā)汗防熱機理及復雜流動算法研究[D];國防科學技術(shù)大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曹笛;潮汐瓦解事件SW J1644+57噴流幾何結(jié)構(gòu)的研究[D];南京大學;2013年

2 由旭;空空導彈側(cè)向噴流方案對比研究[D];大連理工大學;2015年

3 傅超琦;高超聲速飛行器層板式小尺度側(cè)噴結(jié)構(gòu)分析與流動機理研究[D];國防科學技術(shù)大學;2013年

4 徐逸;高背壓超聲氣體團簇噴流特性研究[D];上海工程技術(shù)大學;2016年

5 靳承濱;反向噴流流場及其熱防護研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

6 司芳芳;推力轉(zhuǎn)向噴流與高速主流干擾的數(shù)值模擬研究[D];中國空氣動力研究與發(fā)展中心;2010年

7 陳芳芳;高超聲速飛行器側(cè)向噴流數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

8 趙輝;超聲速不同介質(zhì)橫向噴流數(shù)值模擬[D];中國空氣動力研究與發(fā)展中心;2014年

9 劉治博;定點噴流技術(shù)在電子設(shè)備冷卻中的應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學;2009年

10 趙育杰;噴流舵流體動力性能研究[D];哈爾濱工程大學;2005年

  本文關(guān)鍵詞：高背壓超聲氣體團簇噴流特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：255659