2010年  24卷  第4期

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研究论文
弱激波冲击无膜重气柱和气帘界面的实验研究
邹立勇, 刘金宏, 谭多望, 黄文斌, 柏劲松, 刘仓理
2010, 24(4): 241-247 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.001
摘要:
研制了一个改进的激波管设备,对马赫数为1.2的弱激波冲击作用下空气中SF6气柱和气帘界面的演变过程进行了初步的实验研究。通过设计激波管实验段、烟雾发生器、气体箱、进气吸气系统和激波管尾段,控制混合气体中SF6的峰值浓度和初始气流速度,建立了稳定、可重复的无膜气柱和气帘初始界面形成技术。利用高速摄影技术,在水平面内观测了气柱和气帘的初始界面图像,沿垂直方向观测了界面RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性的演变过程。气柱演变图像显示了典型的对涡结构,气帘演变图像显示了早期的多蘑菇形结构和后期的相邻波长干扰效应。图像后处理表明,气柱的高度和宽度、气帘的宽度均随时间单调增加,且宽度比高度增加快得多。从二维涡量动力学方程出发,对图像中涡的演变过程进行了初步解释。
强冲击载荷下含杂质的纯铝中微孔洞长大的动力学行为
王永刚, 刘宏伟
2010, 24(4): 248-254 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.002
摘要:
采用LS-DYNA瞬态动力学有限元程序,对平板撞击加载下含初始杂质的纯铝样品中微孔洞的成核与长大进行了数值模拟。结果表明:微孔洞首先在杂质与基体的边界处成核,随后在局部严重塑性变形驱动下快速线性增长;微孔洞半径的增长速率与冲击加载强度两者之间近似成线性关系;材料屈服强度和初始杂质的大小对微孔洞相对的增长速率有明显的影响;当微孔洞长大阈值取屈服强度的3.5倍时,数值仿真结果与理论分析结果基本一致,这有助于进一步认识孔洞长大的动力学行为。
金刚石单晶生长的声发射实时检测初探
刘磊, 张元培, 兰伟克, 李和胜, 李木森
2010, 24(4): 255-259 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.003
摘要:
采用声发射检测技术,对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了检测和分析。利用由PCI-8型声发射仪和LMD-800型铰链式六面顶压机组成的声发射检测系统,检测了金刚石单晶的生长过程。将金刚石单晶生长和不生长过程中检测到的声发射信号进行对比和频谱分析,结果表明:声发射信号与金刚石单晶生长过程存在对应关系;金刚石单晶生长对应的声发射信号是一种低频信号,可以利用声发射信号的变化规律研究金刚石单晶在高温高压条件下的原位反应机理。
高压下SiO2的第一性原理计算
郝军华, 吴志强, 王铮, 金庆华, 李宝会, 丁大同
2010, 24(4): 260-266 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.004
摘要:
基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,采用Hartree-Fork(HF)方法,分别计算了SiO2的-石英结构、金红石结构以及氯化钙结构的总能量随体积的变化关系。利用Murnaghan状态方程,通过能量和体积拟合,得到了3种结构的体变模量及其对压强的一阶导数。计算结果表明,随着压强的增加,SiO2会从-石英结构转变为金红石结构,与实验结果和其它理论结果一致;金红石结构与氯化钙结构之间不存在相变,可以共存。此外,对具有-石英结构的SiO2的晶格常数、电子态密度和带隙随压强的变化关系进行了计算和分析,结果表明:加压作用下,能带向高能方向移动,Si─O键缩短,电子数转移增加,带隙展宽,电荷发生重新分布。
氮化铝纳米线的高压同步辐射研究
沈龙海, 崔启良, 李雪飞
2010, 24(4): 267-270 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.005
摘要:
利用金刚石对顶砧和同步辐射光源,对用电弧法制备的、具有纤锌矿结构的氮化铝(AlN)纳米线进行了最高压力达51.1 GPa的原位角散X射线衍射研究。结果表明:当压力上升至24.9 GPa时,纤锌矿结构的AlN纳米线开始向岩盐矿结构转变;当完全卸压后,最终的岩盐矿结构被保留下来;纤锌矿AlN纳米线的轴向比例c/a随压力增加而线性减小。AlN纳米线独特的线状结构决定了其区别于AlN微晶和AlN纳米晶的高压行为。
CO2膨胀液体的分子动力学模拟
王伟彬, 银建中
2010, 24(4): 271-278 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.006
摘要:
采用分子动力学方法,模拟了CO2膨胀甲醇体系、CO2膨胀乙醇体系的热力学性质和输运性质,以及对氯硝基苯在CO2膨胀甲醇体系、苯甲腈在CO2膨胀乙醇体系中的扩散性质。CO2膨胀甲醇体系的密度模拟值略高于实验值,而CO2膨胀乙醇体系的密度模拟值与实验值非常接近。模拟结果表明:CO2使甲醇和乙醇溶液的膨胀非常明显,当CO2的摩尔分数达到0.5时,溶液膨胀约100%;得到了CO2、甲醇、乙醇、对氯硝基苯以及苯甲腈的扩散系数,其中对氯硝基苯和苯甲腈在两种膨胀液体中的扩散系数与实验结果接近;通过扩散系数关联了两种膨胀液体的粘度,计算结果与修正的Wilke-Chang方程得到的体系粘度规律一致。
冲击动力学研究中实测波信息的解读分析
王礼立, 朱珏, 赖华伟
2010, 24(4): 279-285 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.007
摘要:
分析了多点测量技术在解读和分析实测冲击波信息时的重要性和难点,提出了将Lagrange多点测量反分析与Hopkinson压杆技术相结合的新方法,解决了在同一个Lagrange位置上难以同时测量应力和质点速度波形的难题,对试样上不同Lagrange位置处实测质点速度波形进行了解读分析,由n个实测质点速度波形信息得到了各Lagrange位置处的动态应力-应变关系。以有机玻璃和水泥砂浆两种粘弹性试样为例,进行了数值计算,验证了该方法的可行性和有效性。
微型超高压宝石喷嘴内部的空化与磨损
杨敏官, 王育立, 康灿, 喻峰
2010, 24(4): 286-292 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.008
摘要:
宝石喷嘴是影响超高压水射流切割系统工作效率的重要部件,而宝石内部的空化直接影响射流的形成,也是宝石磨损的重要原因之一。对400 MPa压力范围内宝石孔内部的空化两相流进行了数值模拟,阐述了射流在宝石内的形成过程,分析了长径比、压力和入口形状对宝石内空化的影响,并在相应压力下对宝石喷嘴的磨损进行了实验研究。结果表明:宝石内部的空化发展程度随着长径比的增大而减弱;在一定的长径比范围内,空化可以发展到喷嘴出口,并最终使射流的初始直径小于喷嘴直径,且在此条件下当压力升高时,射流的初始直径增大;良好的入口形线可以降低空化的发展程度;宝石入口的磨损较出口更显著,空蚀和高压水的冲蚀造成了宝石孔边缘形状的破坏,这种破坏随着压力的升高而加剧,选择合适的长径比是减少冲蚀磨损的有效途径。
高压微射流制备纳米中链脂肪酸脂质体的研究
刘伟, 刘玮琳, 刘成梅, 杨水兵, 郑会娟, 刘建华, 王建红
2010, 24(4): 293-299 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.009
摘要:
以中链脂肪酸(MCFA)为模型材料,比较了高压微射流(HPM)、超声波和微孔过滤3种方法处理后的MCFA脂质体,着重研究了HPM的处理压力和处理次数对脂质体的平均粒度、包封率和稳定性的影响。结果表明:相比超声波和微孔过滤法,HPM处理后的MCFA脂质体的平均粒度最小、包封率最高、稳定性良好;在120 MPa压力条件下处理6次时,MCFA脂质体的平均粒度达到最小,为(73.910.2) nm,包封率为(52.209.57)%;在120 MPa压力条件下处理4次时,包封率和载药量达到最高,分别为(70.6411.25)%和(9.420.83)%,稳定性系数最高,为0.999 03.695 1,平均粒度为(78.921.5) nm。
高压热处理对铝青铜热物理性能的影响
王海燕, 陆伟, 刘建华
2010, 24(4): 300-304 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.010
摘要:
在5 GPa压力下对铝青铜进行750 ℃、保温15 min的高压热处理,对高压热处理前后铝青铜的电导率以及25~600 ℃温度范围内的热扩散系数、热容和热导率进行测试,结合显微组织的观察结果,探讨了高压热处理对铝青铜热物理性能的影响。研究表明:高压热处理能增大铝青铜的热扩散系数,减小热容;对热导率而言,温度低于400 ℃时高压热处理能增大铝青铜的热导率,而温度高于400 ℃时高压热处理能减小铝青铜的热导率。分析认为,产生变化的主要原因是高压热处理使铝青铜的微观组织发生了变化。
气相DDT中过爆轰现象产生条件的实验研究
段吉员, 王建, 何智
2010, 24(4): 305-310 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.011
摘要:
针对目前国际上关于气相过爆轰产生条件的3种不同观点,利用压力传感器,实验研究了氢氧混合物的爆燃转爆轰(DDT)全过程。获得了比较完整的、能反映气相DDT从爆燃成长为过爆轰再衰减为稳定爆轰的全过程压力变化曲线。分析实验结果表明,氢氧混合物的DDT过程中,过爆轰的产生需要一定条件;在初始压力一定的情况下,氢氧混合物DDT过程的转变时间或距离随氢气浓度的增加,先减小后增大,过爆轰的压力峰值约为稳定爆轰压力的1.5~2倍。
PBX-9502炸药爆轰反应速率模型研究
陈军, 曾代朋, 张振宇
2010, 24(4): 311-315 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.012
摘要:
利用高能炸药爆轰反应的拉格朗日分析方法,得到了一个形式简单的PBX-9502炸药的爆轰反应速率方程。运用该速率方程,计算了PBX-9502炸药爆轰波反应区的纵向结构,并与三项式点火增长模型的计算结果及实验结果进行比较。结果表明:该爆轰反应速率方程能很好地模拟PBX-9502炸药爆轰波反应区的纵向结构。
含铝炸药水下爆炸性能的实验研究
张远平, 池家春, 龚晏青, 王广军
2010, 24(4): 316-320 . doi: 10.11858/gywlxb.2010.04.013
摘要:
对RS211、HL-1、HL-2这3种含铝炸药和TNT炸药进行了水下爆炸实验,测量了4种炸药水下爆炸冲击波压力剖面和气泡脉动周期,获得了4种炸药水下爆炸冲击波的峰值超压、冲量、能量和气泡能。实验结果表明,在所研究的范围内,与TNT炸药相比,含铝炸药的冲击波能量有明显增加,约为TNT炸药的1.20~1.35倍,气泡能有显著增加,约为TNT炸药的1.50~2.30倍,表明在炸药中加入铝粉对于提高炸药水中爆炸威力是有益的。