摘要：为研究氩气中长丝电爆炸沉积能量特性与空间形态演化过程,设计并搭建了铝丝电爆炸实验系统与光-电联合诊断平台。结果表明,丝长增加使电爆炸过程由直接击穿模式转变为电流暂停模式,电流暂停阶段磁压力消失是导致过热系数随丝长增加而减小的根本原因。丝长增加将导致残留丝核、弥散蒸汽层等径向不均匀现象以及分层结构等轴向不均匀现象的出现。提出了长丝电爆炸沉积能量提升措施与空间形态均匀性调控方法:增加充电电压可改善电爆炸模式、提升过热系数,是消除残留丝核的有效措施;增加气压可有效改善空间形态均匀性。研究结果对电爆炸法高效制备纳米粉体具有重要工程价值,对深入理解电爆炸物理机制具有重要学术意义。

摘要：为在高气压下获得稳定的大体积辉光放电等离子体,将微空心阴极放电(MHCD)作为等离子体阴极获取电子源,引入第2阳极设计为微空心阴极维持放电(MCSD)发生装置,实验研究了微空心阴极维持辉光放电的放电图像、伏安特性曲线以及气压、第1和第2阳极间距以及第2阳极偏置电压对MCSD放电特性的影响。在此实验条件下可以获得长度为3~5 cm,体积高于10 cm^(3),电子数密度为10^(11)cm^(-3)量级的辉光放电等离子体。实验结果表明,随着阴极电流的增加,源自MHCD和第2阳极方向的辉光放电逐渐向放电轴向中心处汇聚,并最终形成MCSD放电。MCSD的形成为MHCD放电与第2阳极辉区放电相互作用的过程。MCSD放电中存在明显的迟滞效应,MCSD湮灭电流明显小于击穿阈值电流。第2阳极偏置电压对MCSD的击穿阈值的影响较大,但是对湮灭电流的影响较小。第2阳极偏置电压越低,MCSD放电的迟滞效应越明显。

摘要：研究气动电磁波传输效应对于评估和解决黑障问题具有重要意义。基于求解三维N-S方程及波动方程的数值方法,分析了天线位置、电磁波频率、飞行器特征尺度等因素对飞行器周围等离子体分布和电磁波传输的影响。研究结果表明:在同一再入条件下,随着球头半径增加,飞行器周围电子数密度、等离子体鞘套厚度以及对电磁波的衰减也随之增大,影响天线附近等离子体分布的主要机制是NO电离反应;轴向天线位置和频率对电磁波衰减具有重要影响,可以通过提高电磁波频率和合理选择天线位置降低等离子体对通信影响;飞行器沿弹道再入过程中,等离子对电磁波的衰减出现峰值,高频电磁波的通信中断区间缩小;典型条件下等离子体分布及通信中断的预测与测量结果一致,该预测手段可为飞行器电磁通信系统设计提供技术支持。

摘要：为了研究辅助侧吹氩气对光纤激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮等离子体的影响,利用高速摄像机拍摄不同侧吹工艺参数下等离子体空间膨胀形态,结果表明:氩气降低了等离子体的膨胀高度,随着压力增加,等离子体的膨胀距离减小,等离子抑制作用增强。利用光谱仪研究了等离子体发射光谱在砂轮径向上的最大值随氩气压力的变化情况,并根据Boltzmann斜线法和Stark展宽法,计算不同氩气压力下等离子体在砂轮径向上电子温度和电子数密度的最大值,结果表明:气体压力增大,等离子体光谱线强度先增大后减小,等离子体光谱线强度在0.2MPa时达到峰值,较大的氩气压力明显降低等离子体电子温度和电子数密度,从而减小对砂轮表面形貌的影响。利用超景深三维扫描仪观测添加侧吹气体前后砂轮表面形貌,结果表明:0.5MPa侧吹氩气后,砂轮表面形貌质量明显优于未添加侧吹气体时。

摘要：为深入理解挖掘ArF准分子激光系统运转机制,进而获得ArF准分子激光系统设计优化的理论及方向性指导,文章基于流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要研究对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,分析了不同缓冲气体中,ArF准分子激光系统极板间电压、电流、光子数密度变化趋势及电子数密度空间分布情况,讨论了光电离在系统放电过程中的重要作用.结果表明,Ne作为缓冲气体时,电子耗尽层及阴极鞘层宽度更小,放电更加稳定.在Ne中添加杂质气体Xe,可以通过光电离加速放电区域的扩展,减小电子耗尽层及阴极鞘层的宽度,降低放电发生的阈值电压,提高放电稳定性.

摘要：火花电阻是影响开关能量传输效率、寿命的重要因素,为了对其进行准确测量,提出了一种利用光学诊断获得气体间隙放电火花电阻的方法。首先利用光谱仪测量脉冲电压下气体间隙火花放电的发射光谱,获得了不同放电发展阶段和通道内不同位置的电子温度、电子数密度,并根据Spitzer电导率修正公式得到不同放电阶段火花通道的电导率。然后通过通道径向成像后谱线长度计算了不同阶段火花通道的外径,结合放电通道外径与电导率即可得到火花放电通道电阻。结果表明:随着放电发展,火花通道等离子体的电导率先迅速增大后逐渐减小,最后保持在104 S/m左右;火花通道电阻从绝缘状态骤减至0.1Ω左右然后基本维持不变,通道电阻值与过去文献中所提出的经验公式计算结果基本一致。随着电流增大,通道电导率基本不变,通道半径增大,通道电阻减小。随着气压增大,放电通道等离子体的电子温度降低,电导率减小,导致通道电阻增大。

摘要：针对等离子体对雷达波的吸收、衰减问题,采用求解波动方程的方法,计算了非均匀等离子体覆盖的金属目标对雷达波的反射。选取非均匀等离子体的最大电子数密度为5×10^16-10^18m^-3,碰撞频率为10^-1-10^3GHz,等离子体厚度为0-0.5 m。研究结果表明：提高等离子体电子数密度能够增强对高频雷达波的隐身效果,但同时需合理提高碰撞频率以保证对低频雷达波的隐身能力;有效增加等离子体厚度,可降低对等离子体源电子数密度的要求几倍甚至数十倍;当等离子体密度梯度较大时,出现非线性衰减,此时增加等离子体的厚度不再改善隐身效果。计算了在不同电子数密度和碰撞频率下,达到10 dB雷达隐身要求所需要的等离子体厚度。结果表明在等离子体电子数密度受限时,通过对等离子体的碰撞频率和厚度的参数优化,可以达到最佳的隐身效果。

摘要：开展飞行器高温流场等离子体分布数值模拟研究,对飞行器无线电通信系统设计具有重要意义。基于求解热化学非平衡N-S方程的数值方法,发展了复杂三维绕流等离子体数值模拟手段。利用电子数密度飞行测量数据,验证了数值模拟方法的可行性。研究了化学反应模型与热化学非平衡模型、壁面催化和壁面温度条件对流场等离子体分布模拟结果的影响,分析了升力体外形绕流等离子体的分布特性。研究表明:采用7组分与11组分化学反应模型对温度高达10000K的高温空气流场等离子体进行数值模拟,获得的电子数密度存在较大差异,此时模型中除了考虑NO+外,还必须考虑O+等离子的影响;壁面条件特别是壁面材料催化特性对壁面附近等离子体分布有较大影响,获取可靠的壁面材料催化与温度数据是准确模拟升力体绕流等离子体分布的先决条件。

摘要：针对建立三维数值模型对螺旋波等离子体推力器放电进行数值模拟计算量过大的问题,使用COMSOL多物理场软件建立了二维轴对称结构,采用漂移-扩散流体模拟方法,分别改变工质气体种类、气体压强及射频功率,模拟了螺旋波等离子体放电过程,分析了不同参数条件下放电室中电子数密度、电子温度、碰撞功率损耗分布情况,结果显示,在一定条件下气体压强越大,电子数密度越高,电子温度越低,碰撞功率损耗越大,在1600～2400 W范围内,随着射频功率增大,电子数密度和碰撞功率损耗增加,电子温度变化较小,电子数密度在10^(18 ) m^(-3)左右,为螺旋波等离子体推力器的设计与实验研究提供了参考。

摘要：设计了一种用于飞行器隐身的等离子体发生器。采用有机玻璃板压制胶合成薄壁长方体空腔结构。以正弦交流电为电源,氩气为工作气体,在低气压下进行了辉光放电实验。采用发射光谱诊断技术对氩等离子体进行实验研究。文中通过对测得的光谱信号作玻尔兹曼曲线斜率图,计算得到等离子体的电子温度:11429K。采用S tark展宽法测定了等离子体的电子数密度:4.43×1018cm-3。测试结果表明:所设计的等离子体发生器产生的等离子体具备低温等离子体的典型温度,所产生的电子数密度具有良好的隐身效果。