摘要：介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上,通过结构优化和稳定性设计验证,最终实现了在10~50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行,典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s,特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。

摘要：设计了一种Nd∶YAG平面波导皮秒激光放大器。光纤激光器提供重复频率可调的皮秒种子源,Nd∶YAG平面波导激光放大器采用后端抽运方式,其抽运源工作模式为连续模式。当种子光的重复频率为24.46MHz、脉宽为11.7ps、注入功率为0.48W时,输出功率为228W,单脉冲能量为9.3μJ,光-光转换效率达到20.2%,导波方向和非导波方向的光束质量(M2)分别为1.4和4.6。当种子光的重复频率降低至25kHz时,输出平均功率为24.2W,单脉冲能量提升至0.97mJ,单脉冲能量放大倍率为4.9×104,表明放大系统具有较强的放大能力。根据理论计算,分析了进一步提高光-光转换效率和输出功率、抑制放大自发辐射(ASE)的方法。

摘要：螺纹连接是动态拉伸实验中常用的连接方式,试样与波导杆之间连接的松紧程度会对测试结果产生显著影响。在传统分离式霍普金森拉杆的基础上,设计了试样预紧力施加装置,利用改进后的分离式霍普金森拉杆开展了G50材料动态拉伸力学性能实验,并研究了预紧力大小对测试结果的影响。结果表明:未施加预紧力时,在加载初期,波的弥散效应使得透射波出现剧烈振荡,通过应力应变曲线无法有效获取试样的屈服应力等信息。随着预紧力的增加,波的弥散效应得到改善,透射波振荡逐渐减弱,当预紧力达到临界值后,透射波振荡基本消失,通过处理入射波、反射波和透射波能获得较为光滑的应力应变曲线以及材料屈服应力及应变硬化等信息。

摘要：在宽相对密度范围内,为研究结构参数和相对密度对于TPMS结构材料(即胞元结构)的几何特征和等效弹性模量的影响,针对4种典型的TPMS结构材料,建立三维数字模型,进行单轴压缩试验与有限元模拟。结果表明:结构参数不仅可以直接调控其胞元结构的几何特征,也可以通过相对密度作为中间变量,间接调控结构材料的等效弹性模量;等效弹性模量与相对密度随着结构参数的增加而增加,并在开闭孔转换的位置附近发生一定变化。研究结果可为TPMS结构材料的设计与应用提供指导与依据。

摘要：针对在大规模矢量场中复杂几何曲面流线生成难的问题,设计实现了一种高精度的复杂曲面流线可视分析方法。首先,基于拓扑二维曲面结构进行求交计算,并引入高精度插值算法实现几何曲面矢量场并行抽取操作;然后,采用改进型龙格-库塔矢量场流线积分扩展技术进行积分计算,并引入自适应积分步长策略和流线-曲面求交加速结构,生成连续一致的曲面流线;最后,引入小球特征到可视化管线流程中,并集成于通用可视分析平台。实验结果表明,该方法能够高精度地生成连续一致的几何曲面流线,有效刻画复杂装置表面流场物理特性。

摘要：回旋管在毫米波与太赫兹频段能够输出高峰值功率和高平均功率,具有重要的应用需求。本文基于回旋管束波互作用理论设计了一只140 GHz回旋管以用于磁约束聚变中电子回旋加热相关元件的测试和老炼,目标是实现最大输出功率不小于50 kW,具备脉冲工作及连续运行能力,且具有一定的频率和功率调节范围以适应测试的需求。根据设计结果开展了该回旋管的研制与测试,在阴极电压-37.2 kV,控制极电压-12.19 kV,阳极电压+11 kV,束流3.4 A,工作磁场约5.3T下获得最大脉冲输出功率56 kW,功率可通过工作电流和磁场进行调节,同样的调节手段还可以使频率获得约80 MHz的调节范围。重点对起振电流、功率曲线和频率曲线等进行了理论计算结果和实验结果的对比,二者获得了良好的一致。由于初步实验中观察到了大于50 kW连续波功率输出时窗片的过温现象,因此降低功率在20.3 kW开展了连续运行实验,结果表明在该功率下回旋管连续运行状态稳定,可以用于后续聚变元件测试和老炼工作的开展。

摘要：对一般四边形网格设计一种优化的节点控制体,并构造了一种扩散方程的保极值二阶收敛的局部线性节点计算格式(优化控制体节点格式,VOC格式)。在网格不出现异常节点的情况下,证明VOC格式是保极值、线性精确和二阶收敛的。而且在均匀的矩形网格上,修正的逆距离加权格式与VOC格式等价,从而对间断系数问题也是局部二阶收敛的。VOC格式可以用于单元中心型线性扩散格式和保正格式的节点值计算。数值算例表明对扭曲网格上的间断系数问题,VOC格式是二阶收敛的。采用VOC格式计算节点值的线性九点格式具有线性精确性和二阶收敛性,采用VOC格式的保正格式也具有二阶收敛性。

摘要：利用探针光编码源成像可对丝阵负载Z箍缩等离子体内爆实验进行冕区密度诊断,基于阴影像系统,在光路靶区前设计增加一块线阵编码板对入射探针光波前空间分布进行改造.通过模拟成像分析了光路布局中物面选择和偏折角提取;在等离子体的最大密度小于临界密度一个量级时Abel变换式可以采用近轴近似,采用对偏折角样点直接三次样条插值和对Abel变换式的分段积分获得等离子密度分布,其与初始密度设定值相比较为吻合;比较编码板不同疏密度时的反演偏差,对于梯度变化平滑的等离子体,即使条纹比较稀疏也能反演得到很好的结果.结果表明:该方法系统简单,对光源和光学器件性能参数要求较为宽松,调试容易,具有很好的测量适应性,可用于等离子体密度诊断.

摘要：高压高应变率加载下材料的强度研究一直是冲击动力学的一个难题,目前动态载荷下材料的高压强度测量主要是基于平板撞击技术,冲击温升和应变率效应对材料强度的影响难以分离.基于小型磁驱动加载装置CQ-4,开展了磁驱动准等熵压缩下LY12铝的声速和强度测量的实验研究,讨论了考虑加载--卸载过程时磁驱动压缩实验的负载电极设计、实验样品设计、数据处理与分析等内容,并获得了12GPa压力范围沿加载--卸载路径的声速变化和峰值压力点的强度数据.

摘要：分析了导光锥的导光原理和激光注入光纤耦合原理,通过射线理论分析并提出了导光锥的设计方法。通过对实验用导光锥进行导光率测试和耦合传输特性实验研究得到:导光锥的导光率为99%,导光锥与光纤耦合效率大于73%;导光锥端面的激光诱导损伤阈值能量密度为56 J/cm2,阈值功率密度为2.25 GW/cm2;在光纤发生端面损伤前其输出端输出激光能量达到50 mJ。采用导光锥实现高峰值功率脉冲激光注入光纤耦合可以有效地提高光纤传输激光容量。