激光等离子体屏蔽冲击波特性研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lipz7517
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冲击波的产生一般出现在爆炸中,压强远高于标准大气压,具有强烈的破坏作用甚至危及人的生命。因此对于冲击波的屏蔽研究在工程和国防方面具有重要意义。迄今为止,研究人员对激光等离子体冲击波的膨胀动力学特性和等离子体屏蔽冲击波的物理过程开展了广泛的研究,然而,由于等离子体屏蔽冲击波的过程十分复杂。于是本文搭建了实验所需的装置对冲击波传播特性展开了探讨并得到了激光等离子体屏蔽冲击波的物理机制。于是本文搭建了实验所需的装置对冲击波传播特性展开了探讨。绪论部分系统介绍了冲击波的相关基础知识和现状,为进一步研究冲击波提供了理论依据。实验部分,系统研究了冲击波的膨胀特性。首先,基于光学阴影成像法,得到了纳秒激光诱导空气等离子体的空气冲击波膨胀阴影图像,通过改变激光能量、采集延时等参数,观察空气冲击波的演化过程,得到其膨胀动力学特性。其次,基于光学阴影成像法,对铝等离子体冲击波膨胀过程进行了研究,通过改变柱面透镜与靶材间的间距和激光能量等参数,分析膨胀演化过程,获得其膨胀动力学特性,另外基于光谱法根据铝等离子体冲击波的时间分辨光谱,给出其电子密度的时空演化规律。最后,论文观察了等离子体墙与空气冲击波相互作用的膨胀演化过程,得到了空气冲击波被等离子体墙屏蔽的影响因素,并探讨了它的物理机制。通过改变铝等离子体和空气冲击波的脉冲能量以及空气冲击波中心与铝靶材表面的间距等参数,发现铝等离子体与空气冲击波的能量增大、空气冲击波中心与靶材间距减小时,空气冲击波被等离子体墙屏蔽效果更明显。另外基于光谱法分析了有无屏蔽作用铝等离子体光谱随延时变化分布,发现延时在3000ns时有屏蔽作用的铝等离子体光谱强度明显高于无屏蔽作用,同时描绘出有无屏蔽作用等离子体的电子温度和电子密度关系,发现空气冲击波前沿消失彻底时的电子密度最大,此时铝等离子体内能最高,使得电子温度最大,从而更好的阻挡冲击波的传播。本论文研究了等离子体屏蔽冲击波的作用机理,对减少爆炸时产生的冲击波扩散带来的危险有着重要的作用。
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