本文關(guān)鍵詞：高背壓超聲氣體團(tuán)簇噴流特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近二十幾年來(lái),超強(qiáng)超短激光脈沖與物質(zhì)相互作用研究受到了極大的關(guān)注。氣體團(tuán)簇噴流作為一種特殊的相互作用介質(zhì),微觀上單個(gè)團(tuán)簇密度與固體相當(dāng),同時(shí)宏觀上團(tuán)簇噴流密度又與氣體相似。因而氣體團(tuán)簇噴流結(jié)合了氣體和固體兩種相互作用介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),而逐漸受到了研究者們的青睞。在產(chǎn)生高能離子、高能電子、x射線、太赫茲輻射和高次諧波等方面,氣體團(tuán)簇被大量用于研究中。在利用飛秒強(qiáng)激光脈沖與氘團(tuán)簇噴流相互作用實(shí)現(xiàn)臺(tái)式激光核聚變以來(lái),為了提高聚變中子產(chǎn)額,研究者們對(duì)各種氣體團(tuán)簇源進(jìn)行了很多理論和實(shí)驗(yàn)研究,以更好地表征團(tuán)簇噴流特性。但目前就高氣體背壓下噴流中團(tuán)簇尺寸大小和原子密度及其空間分布等許多特性研究仍然存在很多不足。本研究針對(duì)高背壓氣體團(tuán)簇噴流特性研究不足,開(kāi)展了如下研究工作:(1)針對(duì)不同構(gòu)型的錐型噴嘴(包括不同半張角、不同噴嘴長(zhǎng)度等),使用Fluent軟件詳細(xì)模擬了高背壓氬氣經(jīng)噴嘴向真空超聲絕熱膨脹形成的氣體團(tuán)簇噴流中原子密度的分布和演化規(guī)律。研究表明:高背壓氣體噴流中心原子密度小于Hagena尺度定律中直線流模型預(yù)期的原子密度,這與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。本論文繼而利用模擬結(jié)果詳細(xì)研究了錐型噴嘴實(shí)際等效孔徑與氣體背壓、噴嘴長(zhǎng)度、噴嘴張角等因素的關(guān)系。結(jié)果表明:在較長(zhǎng)噴嘴和較大半張角時(shí),錐型噴嘴的等效孔徑與直線流模型預(yù)期接近。(2)利用Boldarev理論模型開(kāi)展了高背壓超聲氬氣噴流中團(tuán)簇平均尺寸的演化研究。分析比較由噴嘴喉口起沿噴流方向在噴流中心軸線上團(tuán)簇平均尺寸的演化情況,再結(jié)合關(guān)于噴流中原子密度沿噴流方向變化的模擬結(jié)果開(kāi)展錐型噴嘴長(zhǎng)度的優(yōu)化研究。研究表明:對(duì)于喉口直徑為0.5 mm、半張角為8.5o的錐型噴嘴中噴流密度在噴嘴中心軸線上先變小后逐漸趨于穩(wěn)定,而噴流中團(tuán)簇平均尺寸則逐漸變大而后在距離喉口20 mm左右的位置趨于一個(gè)穩(wěn)定值。因此合適的錐型噴嘴長(zhǎng)度約為20 mm。本論文著眼于激光-團(tuán)簇相互作用研究這一前沿課題,主要通過(guò)數(shù)值模擬開(kāi)展了高背壓氣體噴流密度及團(tuán)簇平均尺寸的演化,以及錐型噴嘴等效孔徑的研究。這對(duì)氣體團(tuán)簇源的制備及基于氣體團(tuán)簇的應(yīng)用研究、激光與團(tuán)簇相互作用機(jī)制的理解,乃至對(duì)激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制的深入理解有一定的意義。
【關(guān)鍵詞】：團(tuán)簇平均尺寸 噴流原子密度 錐型噴嘴等效孔徑 Hagena尺寸定律 Fluent軟件 Boldarev模型
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN24;O35
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 激光與團(tuán)簇相互作用概述12-13
• 1.2 團(tuán)簇噴流特性表征方法13-18
• 1.2.1 Hagena尺度定律13-15
• 1.2.2 團(tuán)簇平均尺寸的測(cè)量----瑞利散射法15-17
• 1.2.3 團(tuán)簇噴流中原子密度的測(cè)量-----M-Z干涉法17-18
• 1.2.4 團(tuán)簇特性表征其他方法18
• 1.3 團(tuán)簇特性表征研究進(jìn)展18-22
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容及其意義22-24
• 第二章 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)與Fluent軟件簡(jiǎn)介24-40
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)24-28
• 2.1.1 計(jì)算流體力學(xué)概論24-26
• 2.1.2 流體流動(dòng)基本特性26-27
• 2.1.3 控制方程27-28
• 2.2 Fluent軟件介紹28-40
• 2.2.1 Fluent軟件概述29
• 2.2.2 Fluent操作步驟29-40
• 第三章 基于Fluent的噴流密度模擬計(jì)算40-54
• 3.1 問(wèn)題分析及模型建立40
• 3.2 模擬結(jié)果及分析40-52
• 3.2.1 噴流特性比較41-43
• 3.2.2 半張角對(duì)噴流特性影響43-45
• 3.2.3 噴嘴長(zhǎng)度對(duì)噴流特性影響45-47
• 3.2.4 初始背壓對(duì)噴流特性影響47-50
• 3.2.5 錐型噴嘴實(shí)際等效孔徑與Hagena尺度定律預(yù)測(cè)等效孔徑比較50-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 錐型噴嘴長(zhǎng)度的優(yōu)化研究54-61
• 4.1 引言54
• 4.2 Boldarev理論模型54-56
• 4.3 結(jié)果與討論56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69
• 致謝69-70

【相似文獻(xiàn)】

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