MC-1型爆磁压缩发生器一维内爆-磁流体力学模拟

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jbajba321
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
MC-1型爆磁压缩发生器是一种能把炸药化学能转换为脉冲强磁场的装置。其基本原理是通过环状起爆的高能炸药内爆驱动封闭导体环,压缩空腔内的磁通量,从而达到放大磁场的目的。虽然MC-1发生器的原理简单,但是却有着十分复杂的物理过程,牵涉到高能量密度下物质的力学和电磁性质,以及电磁、流体耦合的非线性过程。目前美国和俄罗斯是MC-1发生器相关技术最为成熟的国家,MC-1发生器被作为一种常用的脉冲强磁场发生装置和等熵压缩实验加载手段被广泛的应用于状态方程、材料制备和强磁场实验研究中。上世纪60年代末至70年代初,国内中国工程物理研究院曾对这一技术进行过跟踪并取得了一些成果,因为种种原因没能继续,直到90年代才重新恢复对这一技术的研究,目前尚处于起步阶段,在理论研究方面还缺乏对MC-1装置进行理论设计和参数优化的数值模拟程序。  本文详细叙述了描述MC-1爆磁压缩发生器的磁流体力学模型,推导出了可以统一描述空腔、非金属和金属介质磁扩散行为的新的积分形式磁扩散方程,建立了微分形式和积分形式相结合的柱一维拉格朗日磁流体力学方程组和数值计算方法,给出了不等步长的差分格式,研制了可用于描述多级MC-1爆磁压缩装置的一维内爆-磁流体力学程序MC11D。  通过数值模拟无初始磁场的炸药驱动金属套筒内爆动力学过程和亥姆霍兹线圈加载初始磁场的过程分别对程序MC11D的流体力学和磁扩散计算功能的有效性进行了初步的检验和验证。采用MC11D程序,对MC-1发生器的初始磁场加载过程和爆磁压缩全过程进行了数值模拟,探讨了磁扩散对发生器工作状况的影响,分析了初始磁场和套筒厚度的影响。研究结果表明:磁扩散并不会显著的减小峰值磁场,但会使套筒回转半径减小;初始磁场越大,金属套筒的回转半经越大,峰值磁场会越小;在一定范围内金属套筒厚度对峰值磁场和回转半径影响不大。  最后,本文对俄罗斯三级MC-1发生器进行了模拟,并和Los Alamos的计算程序进行了对比,验证了程序对于复杂构型的处理能力,MC11D能够正确地反映爆磁压缩过程,可为新的实验装置设计与优化,实验结果分析提供有力的工具。
其他文献
高精度地震信号成像是地震资料数据处理所追求的最高目标.该文围绕这一目标,从3D成像有角度出发,在详细推证基本理论的基础上,对影响成像的一些因素,其中包括数据采集、速度
电力设备的可靠运行对经济和社会影响巨大。随着电力体制的改革以及电力设备故障诊断、在线监测等相关技术的进步和普及,在我国推行电力设备的状态检修势在必行。 本文结合
无轴承电机(Bearingless Motors)具有无摩擦、无需额外润滑、噪声小、寿命长等优点,在飞轮储能、高速硬盘、无菌车间、生命科学、航空航天等领域展现出了极大的应用价值和发展潜力,是对传统机械轴承支撑电机的重大创新。与其他类型的无轴承电机相比,采用鼠笼转子的无轴承异步电机(A Bearingless Induction Motor,BIM)具有结构简单、机械强度高、易于实现弱磁调速、价格相
学位
磁悬浮轴承是一种利用磁场力使转子在空间悬浮,从而实现定子不会和转子发生机械接触的高性能新型轴承。相比于传统的机械轴承,磁悬浮轴承拥有许多其不可比拟的优点,如长寿命、高转速、高精度、无需润滑和低损耗等。因此,磁轴承在风力发电、航天航空、涡轮机械和工业制造等领域具有非常广阔的发展前景。现在通用的四极或八极磁轴承由于采用单极性或双极性功率放大器提供驱动,存在着成本高、散热困难以及损耗较高等问题。与之相比
学位
局部减薄是压力管道中常见的一种缺陷,对其采用塑性极限分析方法进行安全评估具有重要的工程意义.结合国家"九五"重点科技攻关专题,该文采用三维结构极限下限分析的数值理论
期刊
潜油电泵在油田的应用越来越广泛,其关键部件潜油电机的设计至为关键。潜油电机具有比较特殊的结构:采用定转子分段的细长结构,各定子段之间轴向用非磁性材料连接,各转子段之间有扶正轴承,定转子之间充满专用润滑油,且工作在数千米深的油井下。这给它的设计带来了很多问题,有些参数传统设计方法(解析法)无法给出准确结果,需要采用更有效、适应性更好的计算方法。本文采用电磁场有限元法(数值法)对潜油电机的部分参数进行
随着我国城市的不断发展,城市生活垃圾的总量也在与日俱增.一些发达国家管理和处理垃圾的实践经验告诉我们,从源头垃圾进行分类收集,不仅可以将有用的资源循环利用,还可以大
期刊
该文考察了区域分解法在并行有限元分析中应用的研究状况,具体总结了区域分解的各种算法,介绍了区域分解的凡种工具软件,程序实现了贪婪算法和ANP算法,并用这些工具和程序进