双色激光产生太赫兹辐射的调控机理研究

采用双色激光在气体介质中诱导产生太赫兹波的数值模拟方法,深入分析了各种激光参数对双色激光场产生太赫兹波的影响,目的是优化参数以实现太赫兹波辐射能量的最大化。模拟计算表明,双色激光的波长、相对相位、激光脉冲宽度等对瞬态电流和太赫兹能量都有调控作用,并且具有不同的规律性。此外,还通过分析激光电场、电子密度、光电流等相关因素,对双色激光场产生太赫兹波的物理机理进行了解释。该研究为在不同激光激发条件下提高太赫兹波辐射强度,提供了详尽的参数优化分析和理论支持,对后续大幅增强太赫兹辐射效率具有重要意义。

火花放电等离子体的特征光谱和温度特性实验

以皮秒时间分辨条纹相机和光谱仪为核心,以高压脉冲电源所产生的火花等离子体为研究对象,搭建了一套瞬态光谱与扫描高温计系统。实验中,考虑了针尖间隙和两极电压这两个影响因素,通过采集针尖高压击穿空气所产生火花的瞬态光谱,在对数据进行处理和标定后,结合普朗克的黑体辐射理论,实现对放电等离子体瞬态光谱与温度的诊断。研究结果表明,在针尖间隙相同的情况下,随着电压的增大,放电等离子体的发射光谱随之增强,并在一定电压范围内达到饱和。放电所产生的瞬态温度整体呈现上升趋势,并且通常在1.02~1.16μs之间达到峰值,在针尖电压为10 kV时温度最高可达16617 K。而在相同电压的情况下,随着间隙的增大,放电等离子体的发射光谱呈现先增强后减弱的情况,同时,放电温度在整体趋势上逐渐降低。

瞬态等离子体点火和火花塞点火起爆过程的对比研究

为了研究瞬态等离子体点火起爆脉冲爆震发动机的可行性,设计了适用于脉冲爆震发动机的瞬态等离子体点火器,并对瞬态等离子体点火和火花塞点火的放电过程进行了对比,瞬态等离子体点火器具有更大的点火面积。在此基础上,以甲烷气为燃料,对瞬态等离子体点火和火花塞点火的爆震起爆过程进行了二维数值模拟研究,数值模拟结果表明,采用等离子体点火起爆过程引发爆震所需的爆燃到爆震时间和距离比火花塞点火起爆过程缩短了64%和22%。

瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性研究

推导一维瞬变磁化等离子体的时域有限差分(FDTD)递推式,并以一维金属谐振腔作为计算模型,分析了瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性。从理论分析出发,得到了一维瞬变等离子体对电磁波作用的解析解。通过选取相同的模型和参数,将FDTD数值解与解析解进行对比,验证了所用FDTD方法的准确性,在此基础上研究了瞬变等离子体中电磁波的频率漂移规律。

等离子体点火对PDE一维两相爆轰影响的数值计算

建立了PDE管内利用等离子体射流点火过程的一维两相流体动力学数学模型,并用CE/SE方法对管内两相爆轰过程进行了数值模拟。分析讨论了等离子体射流点火不同射流时间及点火能量对于爆轰波形成的影响。结果表明:与常规火花点火相比,等离子体射流点火可以缩短DDT时间约35%,缩短DDT距离约30%;在能够形成爆轰的情况下,等离子体点火能量和点火时间的增加对DDT距离影响很小。计算结果对提高脉冲爆轰发动机的运行频率具有重要的参考价值。

磁层顶高纬边界层的瞬时重联过程

用二维可压缩的ＭＨＤ模型模拟研究了北半球背阳面磁层顶区的瞬时重联过程．结果表明，当行星际磁场（ＩＭＦ）具有南向Ｂｚ分量和背太阳向Ｂｘ分量时，ＩＭＦ与地磁场联接，磁层顶向外扩张，在等离子体幔区可形成流体旋涡，磁力线被扭曲，但不易形成磁涡旋；当ＩＭＦ具有北向Ｂｚ分量时，不论Ｂｘ分量是背向太阳或指向太阳，都可发生瞬时重联，而且当ＩＭＦＢｘ分量与地磁场Ｂｘ分量反向时，在等离子体幔区更易形成磁涡旋．这两种情况，在磁层顶边界层区都能产生多层的电流片．

等离子喷涂金属/陶瓷颗粒的瞬态碰撞压力研究

采用有限元数值模拟方法 ,研究功能梯度材料中金属 /陶瓷熔融颗粒高速碰撞到基体后的瞬态压力分布、变化过程及其影响因素 .结果表明 ,碰撞瞬间颗粒前沿各单元及颗粒整体的压力随着变形均呈现为振荡衰减趋势 ;瞬态压力峰值与初始速度的平方及密度均存在正比关系 .这对于进一步深入研究喷涂颗粒与基体的结合机理具有重要的意义 ,并对指导功能梯度材料的制备提供了一定的理论依据 .

ABCD2评分联合血浆纤维蛋白原水平早期预测短暂性脑缺血发作患者发生脑梗死的风险

目的分析神经内科临床评分量表(ABCD2)评分联合血浆纤维蛋白原(Fib)对短暂性脑缺血发作(TIA)患者早期发生脑梗死风险的预测价值。方法选择2016年6月—2017年12月哈励逊国际和平医院神经内科收治的TIA患者150例作为TIA组,根据ABCD2评分分为低危亚组(≤3分) 59例、中危亚组(4~5分) 48例和高危亚组(≥6分) 43例。选择同期在医院体检中心体检的健康者100例为健康对照组。比较2组一般临床资料、实验室检查指标,并记录TIA各亚组患者7 d和90 d发生脑梗死情况。根据纤维蛋白原水平分为≥3. 5 g/L亚组64例和<3. 5 g/L亚组86例,比较二者7 d和90 d发生脑梗死情况。应用ROC曲线分析计算曲线下面积(AUC),评价ABCD2评分、血浆纤维蛋白原及二者联合对预测脑梗死的价值。结果与健康对照组比较,TIA组TC、TG、CRP、Fib、D二聚体(D-D)差异有统计学意义(t=-9. 077、-11. 161、-25. 537、-19. 556、-22. 560,P均<0. 01)。ABCD2评分越高,TIA患者年龄越大,且患高血压、糖尿病比例越高,比较差异有统计学意义(χ~2=5. 360、6. 341、6. 341,P <0. 05),纤维蛋白原比较为高危亚组>中危亚组>低危亚组,差异有统计学意义(F=81. 398,P <0. 01),低危亚组发生脑梗死5例(8. 5%),中危亚组20例(41. 7%),高危亚组29例(67. 4%),3组比较差异有统计学意义(χ~2=11. 89,P <0. 001)。Fib <3. 5 g/L亚组患者发生脑梗死15例(17. 4%),Fib≥3. 5 g/L亚组患者发生39例(60. 9%),2组比较差异有统计学意义(χ~2=30. 130,P <0. 001)。ABCD2评分、Fib及二者联合预测TIA后7 d发生脑梗死的ROC曲线下面积分别为0. 820、0. 728、0. 875; ABCD2评分、Fib及二者联合预测TIA后90 d发生脑梗死的ROC曲线下面积分别为0. 774、0. 651、0. 823,可见二者联合预测TIA后7 d、90 d发生脑梗死价值最高。结论 ABCD2评分越高、纤维蛋白原水平越高,TIA患者早期发生脑梗死的几率越高,ABCD2评分联合纤维蛋白原检测较单独应用预测TIA患者早期发生脑梗死准确性较高。

等离子喷涂射流的三维非稳态数值模拟

基于局域热力学平衡假设,建立等离子喷涂射流的三维非稳态湍流模型,运用计算流体力学软件ANSYS CFX模拟了氩/氢等离子喷涂过程中等离子特性分布以及喷枪内部场变化对射流形态的影响,并与高速摄像机的拍摄结果进行了对比。结果表明:模拟得到的射流波动明显,其形态与试验得到的结果吻合较好;喷枪内与射流域等离子体特性分布表现出明显的三维特征,其中速度分布的三维特征较之温度的更加明显;射流射入大气中后,温度和速度均沿轴向衰减,随着射流发展,与冷空气的卷吸作用愈明显,等离子体与冷空气之间能量和动量交换愈剧烈,大约距离喷枪出口27.4mm处其温度和速度的衰减加剧;射流域速度分布较之温度分布受空气影响更大。

短暂性脑缺血发作和脑梗死患者血浆内皮素-1变化的对照研究

目的 观察短暂性脑缺血发作 (TIA)和脑梗死患者血浆内皮素 1(ET 1)的变化 ,探讨其在TIA和脑梗死发病中的临床意义。方法 选择 70例发病 <72h的脑梗死患者 ,4 3例最近一次脑缺血发作 <72h的TIA患者 ,4 1例门诊体检的健康人 (正常对照组 )。每例患者均行头颅磁共振成像检查 ,TIA患者检查颈部血管超声。放射免疫法测定血浆ET 1水平 ,分别与正常对照组比较。并与血小板计数、血小板最大聚集率等进行相关分析。结果 TIA组和脑梗死组血浆ET 1水平比正常对照组明显增高 ,TIA组血浆ET 1水平低于脑梗死组。颈动脉超声显示 ,有狭窄和斑块的TIA患者血浆ET 1水平与超声正常的患者无差异。合并高血压病患者血浆ET 1水平明显高于血压正常的患者。血浆ET 1水平与血小板最大聚集率呈正相关。结论 TIA和脑梗死的发病与内皮细胞损伤和ET 1水平增高有关。

离子通道的暂态特性及其粒子模拟

本文对各种条件下离子通道的建立及其暂态变化特征进行了研究 ,对影响其特性的因素进行了讨论 ,并用著名的粒子模拟软件MAGIC对其进行了动态模拟 ,所得结论对高功率微波电子器件及离子通道激光的开发与研究均有指导作用 .

横向高压DMOS单粒子辐照瞬态响应

基于单粒子辐照的等离子体输运机理,提出了横向高压DMOS单粒子辐照的瞬态响应模型。借助对横向高压DMOS的关态和开态的不同能量粒子辐照瞬态响应的二维数值分析,获得了横向高压DMOS在双结、单结和无结情况下的瞬态响应特性。其计算结果表明,横向高压DMOS的开态漏端峰值电流比关态的漏端峰值电流小,且漏端峰值电流和峰值电流出现的时间随入射粒子能量的增大而增加。

层流高温部分电离气体射流热流密度分布动态测量与分析

采用表面中心位置装有铜探头的平板,对射入大气环境的层流纯氩高温部分电离气体射流冲击平板的热流密度进行了动态测量,分析了测量条件对热流密度及其分布特性测量结果的影响。同时,研制了嵌有铜探头的小尺寸杆状热流探针,在小扰动条件下测量了射流的热流密度分布。结果显示层流等离子体射流具有稳定的能流密度,探针的移动速度对射流中心区域的热流密度测量结果影响很大。

同轴电极交流电压下瞬态火花放电特性研究

近年来瞬态火花放电由于可以产生高密度、高能量电子,为等离子体化学提供更多的活性粒子受到了广泛关注;并已成功应用于环境治理和生物医学。为了进一步研究瞬态火花的放电特性,采用了交流电源和同轴电极实现放电。通过采集放电的电压和电流,研究了其在不同占空比和不同脉冲频率下的放电特性。结果表明,在外、内电极直径比为2.4时,放电呈现脉冲放电的形式,从流注放电转化为瞬态火花放电,其典型特征是电流脉冲短,放电电流大;与常规火花放电相似,放电通道之间任何地方的流注都能扩展;由于首次放电产生的空间电荷和放热引起的负载特性变化的共同影响,每个周期内后续放电的击穿电压小于首次的;随着占空比的升高和电源脉冲频率的降低,放电通道增多,周期间的放电形式呈现一定的规律变化。

多光谱辐射瞬态高温测温计的研制

在现代动力学发射系统中,在强电磁场激发下瞬间产生的等离子体的火焰辐射温度对飞行目标运动状态以及动力系统轨道烧灼情况有着重要的影响。针对该情况下火焰不仅温度极高,而且其产生是一个瞬态过程。因此,传统的接触式测温方法不再使用,而基于光学高温计和CCD成像阵列等非接触式测温方法也无法响应瞬态过程。文章以经典的普朗克黑体辐射定律作为理论基础,结合多波长光谱辐射方法,研制了新型的多光谱辐射瞬态高温测温计。该高温计可以对目标产生的从300～860nm的波段内任意波长光谱的提取,最快响应时间可达到2ns。通过采用高分辨率衍射光栅和光纤连接的方式,保证多光谱提取的准确性。实验结果表明,利用目标发出的多光谱辐射测温与高速响应光电探测器件相结合的方法能够测量得到动力发射目标表面辐射温度分布的同时,也保证了较高的精度,满足了对于发射瞬间物体表面瞬态温度测试的要求。

多孔发射药等离子体增强燃速

利用密闭爆发器实验系统进行了等离子体增强4/7高固体发射药燃速特性的实验研究。采用等离子体发生器的电能利用效率来表征密闭爆发器内输入的等离子体能量,拟合了考虑压力梯度影响和电功率增强的固体发射药瞬态燃速公式。根据实验数据得到4/7高固体发射药的电功率燃速增强因子为0.005 MW^(-1)。与Woodley燃速公式相比,瞬态燃速公式与实验压力曲线符合程度更高,能够更精确地描述固体发射药在等离子体作用下的燃烧过程。

等离子熔积成形混相瞬态场的Level-Set方法模拟

提出了一种二维等离子熔积成形瞬态模型,该模型描述了液/气界面的自由表面发展,并模拟了熔池内流体流动和传热.采用Level-Set方法处理液/气界面边界条件,考虑了熔体流动的主要驱动力———表面张力梯度、表面曲率、浮力以及工件表面的对流散热等因素.用固液相统一模型来描述固/液界面处的熔融和凝固过程,并开发了相应的软件,对高温合金K163在不同扫描速度下的熔积层表面形貌、温度场以及熔池内流场进行了模拟分析.

非耀班期日冕瞬变的湍动加速

利用等离子体湍动理论，推导出了等离子体随机湍动加速的加速度公式．利用此公式可以求出一定条件下的日冕瞬变的平均加速度．该计算结果与观测事实符合．

基于等离子体吸收的光纤瞬态辐射损耗分析

介绍了γ射线对光纤的辐射效应,开展了稳态、瞬态γ辐射对光纤的感生损耗测量实验。计算了光纤在高剂量率脉冲γ辐射作用下的电子密度、电子与中性原子的碰撞频率、等离子体振荡频率,提出了基于低温等离子体对光波吸收的瞬态辐射感生损耗模型,计算了光纤在600～1600 nm的瞬态辐射感生损耗并与实验测量结果进行了对比分析。结果表明:(1)在1310 nm和1550 nm波长,光纤的瞬态辐射感生损耗的计算结果与实验测量结果在相同数量级,实验测量结果验证了等离子体吸收模型的适用性;(2)脉冲γ射线作用于光纤时,等离子体吸收与原子缺陷吸收同时存在,光纤的瞬态辐射感生损耗是两种机制共同作用的结果;(3)在600～1600 nm光谱范围内,随探测波长的增大,光纤的辐射感生损耗以等离子体吸收为主。

非均匀动压冲击和停止后产生的瞬时重联过程

在非均匀动压冲击期间和冲击突然停止，可引起等离子体边界层的局部瞬时重联过程．本文用二维可压缩ＭＨＤ数值模拟方法研究了这两个过程．结果表明：当大尺度的均匀横向流从一侧边冲击边界层时，磁力线不弯曲，也不发生磁场重联，只是边界层被推着向下游运动；当局部的非均匀动压（特别是横向剪切流）冲击边界层时，被冲击的同向磁场区磁力线逐渐弯曲，在弯曲的反磁场区，出现磁岛，然后在电流片区发生磁场重联，且逐渐形成准稳态的“反Ｋ型”重联结构；当横向剪切流冲击停止后，边界层区变为非常不稳定的系统，产生多种流体涡旋和流型，并相应地产生多种类型的磁场重联结构，直到涡旋消失变为湍动状态时，磁场拓扑才逐渐恢复到未扰动状态。我们提出，外力作用的突然停止，可能是驱动重联的一种新机制，并对这种重联过程在磁层物理中可能的应用进行了讨论．