微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型

给出了适合微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型的具体描述,建立了二维雪耙模型的基本方程及其差分格式,对方程进行了显式求解。通过对一个模型的计算,给出了雪耙阵面的传播图像,指出了断路开关的断开位置及附近点密度随时间的变化曲线,在该位置附近出现了等离子体薄化现象。

等离子体加速器动力学理论探索

等离子体驱动微小碎片加速器是利用大容量脉冲电容器组对等离子体同轴枪放电产生高温、高密度、高速等离子体,再用这些等离子体加速微粒(10～1000μm)至超高速(1～15km/s)以模拟mm级以下空间碎片撞击效应的地面试验装置。为了提高微粒速度,需要增加等离子体的动量,而等离子体的动量与工作气体的性质及定向速度密切相关。文章用数值模拟及解析计算等理论方法来探索等离子体轴向速度、密度和温度与放电条件、加速电极参数和工作气体之间的关系。通过研究等离子体束与微粒间相互作用的动力学行为,寻求优化试验装置效率的有效途径。

消融等离子体对金属丝阵Z箍缩内爆动力学的影响

结合火箭模型和雪耙模型,建立了完整自洽的丝阵Z箍缩消融-内爆模型,分析了消融等离子体对丝阵Z箍缩内爆动力学的影响,得到了比零维薄壳模型合理的内爆轨迹。在考虑消融等离子体向轴运动的情况下,计算了丝阵Z箍缩的内爆时间、内爆速度和动能,并且与零维薄壳模型进行了对比。结果表明,考虑消融等离子体运动得到的内爆动能低于零维薄壳模型计算结果,其内爆动能最大值所对应的负载线质量也低于薄壳模型。

钡和铯释放的电离层扰动效应对比

碱金属或碱土金属在电离层释放后,迅速在太阳辐射作用下发生光电离,产生正离子和电子,形成人工等离子体云团.本文基于三维双成分流体模型,考虑释放区域水平风场的影响,探讨了钡和铯在电离层释放后的时空演化规律,并对钡和铯的电离层扰动效应进行了对比.模拟结果表明,不考虑中性风场时,生成的等离子体云团逐渐沿磁场被拉伸成椭球形结构,同时,膨胀的等离子体云会推开背景氧离子,在释放中心形成氧离子密度空洞,并在两侧产生两个对称的密度尖峰;水平风场的存在会使得生成的离子云逆风侧的密度梯度变陡,释放物质对背景氧离子的扰动也更大;对比钡与铯的释放结果发现,由于铯的扩散系数较小,钡云的膨胀更为迅速,Ba+云团的覆盖区域更广;而由于光电离率较大,释放相同质量下铯的离子产率更高;此外,Cs+的扫雪机效应比Ba+扫雪机更强,氧离子密度空穴和凸起处的扰动也更大.

放电参数对同轴枪中等离子体团的分离的影响

同轴枪中的等离子体团的分离现象主要是由同轴枪内磁场的梯度造成的电流层倾斜而引起的一个增强反馈过程导致的,这种分离现象越来越成为限制同轴枪有效使用的一个不利因素.在实验上研究放电参数对等离子体团的分离的影响,对理论研究和实际应用都具有重要意义.在实验中发现,利用光电倍增管可以直接观察到等离子体团的分离程度,由此可以研究放电参数对等离子体团的分离的影响.本实验主要研究电容充电电压、电容、放电气压这三个参数对分离现象的影响.实验发现,分离程度随着电容以及其充电电压的增大而增强,随着气压的增大而减弱.实验结果基于雪犁模型进行分析,电容以及电容充电电压的增大使放电电流增强使磁场梯度增大而导致电流层的倾斜程度增加,而使等离子体团的分离程度变严重,相反,气压的增加使需要加速更多粒子而导致电流层的倾斜程度减弱,而使等离子体团分离程度减弱.分析认为,通过控制在加速过程中影响电流层倾斜程度的因素可控制共轴枪中等离子体团的分离程度.