螺线管型爆磁压缩发生器理论模型

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内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟

内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟

第38卷第5期爆炸与冲击V o l.38,N o.5 2018年9月E X P L O S I O N A N DS HO C K WA V E S S e p t.,2018D O I:10.11883/b z y c j-2016-0052文章编号:1001-1455(2018)05-0999-07内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟*张春波1,宋振飞1,谷卓伟1,卢纪2,赵士操2(1.中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621999;2.中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳621999)摘要:利用A U T O D Y N二次开发接口建立三维多层密绕螺线管数值模型,并实现周期性边界条件,应用光滑粒子动力学方法对内爆压缩多层密绕螺线管过程及其界面不稳定性开展数值模拟㊂计算结果表明,内爆压缩螺线管结构过程存在扰动快速增长至后期的界面失稳现象,与对应的实验结果较为相符㊂同时,计算显示螺线管结构参数对界面不稳定性发展具有显著影响,螺旋角度减小,结构压缩后期的界面不稳定性趋于严重;铜线直径减小,结构压缩后期的界面不稳定性趋于减弱㊂关键词:多层密绕螺线管;内爆压缩;光滑粒子流体动力学;界面不稳定性中图分类号:O381国标学科代码:1303510文献标志码:A20世纪50~60年代,M C-1型柱面内爆磁通量压缩发生器(e x p l o s i v em a g n e t i c f l u xc o m p r e s s i o n g e n e r a t o r)技术原理由苏联萨哈洛夫院士首先提出[1]㊂它利用炸药柱面内爆驱动金属套筒压缩其内部预先引入的磁通量,将炸药化学能转化为电磁能,使磁通量在轴线附近小体积内聚积从而实现超强磁场㊂然而,在实验过程中,由于金属套筒在内爆压缩过程中容易发生结构失稳,实际中难以获得稳定的超高磁场[2]㊂20世纪80~90年代,苏联实验物理研究院P a v l o v s k i i院士的团队提出了多级M C-1技术[3]㊂其实验原理如图1所示,电容器组放电使得线圈在套筒内产生一个初始磁通量,炸药内爆压缩初级套筒,当初级套筒失稳后,次级套筒继续压缩磁通量,最终在套筒轴心区域实现很高的磁通量密度㊂由于采用多级套筒结构,套筒承受的压力和磁场梯度降低,前一级套筒在失稳前将被后一级套筒所取代,从而保证磁通量最终被有效汇聚㊂P a v l o v s k i i[4]利用这个技术实现了2000T以上的超高磁场㊂在多级M C-1技术中初级套筒是采用一种特殊的多层密绕螺线管结构[4],如图2所示㊂图1多级M C-1装置实验原理图F i g.1S c h e m a t i c o f c a s c a d e sM C-1e x p e r i m e n ti ne x p l o d e dm a g n e t i c f i e l d图2多层密绕螺线管壁截面结构示意图F i g.2F r a g m e n t a l p i c t u r e o f c o i l c r o s s-s e c t i o n*收稿日期:2016-03-15;修回日期:2018-03-13基金项目:国家自然科学基金项目(11672276);国家自然科学基金青年科学基金项目(51607164)第一作者:张春波(1990 ),男,硕士;通信作者:谷卓伟,g u z h w1969@126.c o m㊂0001爆炸与冲击第38卷开展内爆压缩多层密绕螺线管结构的数值模拟研究,对于深入研究多级M C-1技术具有重要意义,目前在这个方面研究相对较少㊂H a y h u r s t等[5]建立了陶瓷纤维㊁K e v l a r纤维布在超高速撞击条件下的材料模型,并通过实验和数值模拟(S P H方法)对材料模型及其参数进行了比较㊂赵士操等[6]应用S P H 方法,对纤维增强复合材料的纤维结构和基体建立计算模型,研究不同纤维编织方法的复合材料压缩性能,以及复合材料在冲击载荷下的破坏过程㊂龚芸芸等[7]利用气炮发射平面飞片冲击压缩铜丝阵结构,并用S P H方法建立丝阵结构动力学计算模型,计算的界面速度峰值与实验测试数据吻合㊂本文中,针对多层密绕螺线管的结构特点,采用A U T O D Y N软件二次开发程序建立数值计算模型,计算内爆压缩过程中多层密绕螺线管的动态力学响应,并分析螺线管螺旋角度与铜线直径对结构界面不稳定扰动发展的影响,以期为后续开展密绕螺线管结构设计提供参考㊂1数值建模多层密绕螺线管属于非均匀㊁非密实三维螺旋结构,若采用有限元法建立模型,将难以高效处理计算网格的急剧变形以及铜线单元之间的非线性接触问题㊂光滑粒子流体动力学(s m o o t h e d p a r t i c l eh y-d r o d y n a m i c s,S P H)方法[8]可以将整个流场的物质离散为一系列具有质量和速度的粒子,采用核函数计算,求解流场中不同位置不同时刻的各动力学量㊂本文中采用无网格S P H方法建立数值模型,可有效避免大变形时网格畸变和单元非线性接触等问题㊂1.1几何模型选取与实验[4]一致的螺线管结构参数,螺线管结构如图2所示㊂内㊁外径分别为92和102mm,平均初始密度为6.2g/c m3,总厚度为5mm(其中铜线层厚2.0mm,中间环氧层厚1.5mm,铜线折返层厚0.5mm,外环氧层厚1.0mm)㊂根据螺线几何参数方程,采用M a t l a b软件生成三维螺线粒子空间坐标和方向,如图3(a)所示㊂应用A u t o d y n二次开发接口E X E D I T子程序将S P H粒子沿储存的螺线坐标一一放置,完成内层螺线圈建模;在已建立的螺线圈外层充填S P H粒子建立铜线层和绝缘层,建立的完整螺线管结构如图3(b)所示,其中铜线粒子尺寸为0.4mm,环氧粒子尺寸为0.5mm ㊂图3三维螺线管套筒结构的模拟F i g.3S i m u l a t i o n s t r u c t u r e o f3Ds o l e n o i d l i n e r1.2周期镜像边界若建立全尺寸S P H螺线管模型,计算粒子数将达600万以上㊂考虑到多层密绕螺线管结构沿轴向的周期性,仅选取中间一段螺线管结构进行计算,将S P H粒子计算规模减少到279万㊂对选取的螺线管结构,在轴向两端若采用固定约束或自由边界条件,将引入边界处应力波的反射,因此需要采用周期镜像边界来进行相关计算㊂由于A U T O D Y N[9]不具备对模型施加周期边界条件,对于非密实复合材料,本文中通过设置镜像区实现周期加载条件㊂如图4所示,将边界A区域镜像到B区域的上端形成镜像区Aᶄ,将边界B区域镜像到A区域的下端形成镜像区Bᶄ,而模型中心C区域保持不变㊂通过镜像区循环赋值,消除应力波在模型边界处的反射㊂图4周期边界镜像示意图F i g .4S c h e m a t i c d r a w i n g o fm i r r o r i n gp e r i o d i cb o u n d a r y 2 结果与分析2.1 螺线管爆轰压缩过程在爆轰加载方面,如果炸药采用欧拉算法,则与S P H 算法难以高效耦合,因此采用二维轴对称模型获得爆轰加载边界㊂计算模型如图5(a)所示㊂模型中,铜材料采用冲击物态方程[10]及J o h n s o n -C o o k 材料本构模型[11],材料屈服强度设为1.2G P a;高能炸药高55mm ㊁厚65mm ,材料选取P B X -9404-3,采用J W L 状态方程[10],二维爆轰加载计算结果如图5(b )所示㊂图5二维螺线管的模型和计算结果F i g .5N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f 2Ds o l e n o i d 将图5(b )结果作为三维计算中加载边值条件,获得多层密绕螺线管内爆压缩过程的数值模拟结果,如图6所示㊂从图可看出,在内爆压缩前中期,螺线管结构内表面相对光滑;当螺线管平均半径压缩至1.58c m 时,结构内表面已出现显著的不稳定扰动;在螺线管平均半径压缩至1.0c m 时,结构内表面图6爆轰压缩密绕螺线管的数值模拟F i g .6N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f 3Ds o l e n o i du n d e r i m p l o s i v e c o m p r e s s i o n 1001 第5期张春波,等:内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟失去稳定性最终形成花瓣状变形㊂采用粒子径向位移的标准方差σ(r ),反映内爆压缩过程中内表面的不稳定扰动增长:σ(r )=r 1-췍()r 2+r 2-췍()r 2+ +r i -췍()r 2+ +r n -췍()r 2/n (1)式中:r i 为某个时刻内表面i 点处粒子的径向位移,췍r 为该时刻内表面粒子平均径向位移,n 为内表面取样粒子数㊂数值计算表明:在12.74μs 时,当췍r =1.58c m 时结构内表面扰动程度σ(r )为0.05c m ;在压缩后期t =13.78μs 时,当췍r =0.96c m 时结构内表面扰动程度σ(r )为0.12c m ㊂图7是利用闪光照相技术记录的多层密绕螺线管在内爆压缩中后期的结构形貌[4]㊂比较图6~7可看出,数值模拟与实验结果较为相近,但估算得到实验在췍r =1.6c m 时的扰动程度σ(r )约为0.08c m ,而实验中平均半径压缩至1.0c m 时的扰动程度σ(r )为约0.19c m ,数值计算得到的螺线管结构不稳定增长比实验测试值偏小㊂图7内爆压缩实验中多层密绕螺线管在不同时刻的闪光X 射线照片F i g .7X -r a yp h o t o g r a p h s o f a s i n g l e -c a s c a d e c r o s s -s e c t i o na t d i f f e r e n tm o m e n t s o f i t s o p e r a t i o n 2.2 螺旋角度和铜线直径对结构动力学响应的影响多层密绕螺线管是非密实㊁非均匀结构,在制备过程中螺旋角度和铜线直径等结构参数将是影响其压缩性能的关键因素㊂为此,从工程应用角度初步分析螺旋角度和铜线直径对结构不稳定扰动的影响㊂(1)螺旋角度对结构界面不稳定性的影响 建立螺旋角度分别为0ʎ㊁12ʎ和24ʎ的3个螺线管模型,其他参数保持一致㊂3种计算模型的螺线管初始密度分别为6.21㊁6.18和6.17g /c m 3,施加相同的速度边界条件,图8给出了内爆压缩后期螺线管结构不稳定性的发展㊂当螺线结构退化为二维线圈结构,即螺旋角度为0ʎ,结构压缩后期内表面的扰动严重,线圈在环向压力作用下产生十几个屈曲条纹;当螺旋角度升高为12ʎ和24ʎ时,结构内表面不稳定性得到改善㊂图9给出了不同螺旋角度时结构内表面粒子径向位移的标准方差随时间的增长关系㊂从图可知,对于不同螺旋角度的螺线管结构,内表面粒子扰动增长趋势一致,但扰动幅值存在显著差异㊂在内爆压缩初期7.01μs 时,螺线管结构内表面在冲击波作用下出现扰动增长,在7.83μs 时,随着螺线管压实过程趋于稳定,后继惯性压缩过程界面扰动迅速增长㊂图8不同螺线角度模型内界面不稳定扰动的数值模拟F i g .8N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f d i f f e r e n t s p i r a l a n g l e s t r u c t u r eu n d e r i m p l o s i v e c o m p r e s s i o n 2001爆 炸 与 冲 击 第38卷图9观测点粒子径向位移的方差F i g.9O b s e r v a t i o no f p a r t i c l e r a d i a l d i s p l a c e m e n t v a r i a n c e c h a n g e s 具备不同螺旋角度的多层密绕螺线管界面扰动发展过程,如图10所示㊂螺线管在内爆压缩过程中经历冲击压缩㊁冲击卸载以及惯性压缩3个阶段㊂以无螺旋角结构为例,数值计算结果表明:在冲击压缩阶段7.1μs 时,螺线管平均密度由初始时刻的6.21g /c m 3增大至8.39g /c m 3,接近密实铜材料的密度,此时结构P 点处压力高达29.3G P a ;在冲击卸载阶段7.6μs 时,螺线圈平均密度下降至7.67g /c m 3,P 点处压力下降为1.16G P a;在7.6μs 之后,螺线管结构发生惯性压缩塑性变形,结构密度持续增加,并且伴随着结构内压力的增长㊂对于无螺旋角结构,如图10(a )所示,螺线扰动变形主要发生在二维线圈环内,由内往外发展,在螺线管压缩前期8.65μs 时计算出结构P 点处的压力为2.49G P a ,而在压缩后期13.36μs 时,结构P 点的压力已增大为10.5G P a ㊂在不考虑强度失效情况下,环内低模数的扰动对应较高结构压力㊂对于螺旋角度12ʎ与24ʎ结构,如图10(b )与10(c)所示,在压缩初期螺线亦发生三维方向的扰动增长,在压缩的初期8.65μs 时,计算得到结构P 点处的压力为2.1G P a 与1.51G P a ,而在压缩后期13.36μs 时,结构P 点处的压力增加至3.93G P a 与3.75G P a ㊂螺线发生高模数不稳定性增长,对应较低的结构压力,此时螺线结构内界面的不稳定幅值相应较低㊂图10不同螺旋角度下结构扰动的形成过程F i g .10F o r m a t i o n p r o c e s s e s o f s t r u c t u r e d i s t u r b a n c ew i t hd i f f e r e n t s p i r a l a n g l e s 3001 第5期张春波,等:内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟(2)铜线直径对结构界面不稳定性的影响铜线直径分别为0.25和0.4mm,初始密度分别为6.17和6.19g/c m3,结构材料强度㊁螺旋角度及几何尺寸保持一致,模型施加相同的速度边界条件㊂如图11所示,螺线管结构内表面粒子径向位移的标准方差计算数据表明:铜线直径为0.25mm时,在冲击压缩初期7.4μs至8.5μs,结构界面不稳定扰动增长较快;铜线直径为0.4mm时,在冲击压缩初期由于结构需要压实过程,内界面粒子扰动增长慢,在压缩中期8.6μs至9.5μs,内界面粒子却呈现出扰动迅速增长,并且在9.4μs时界面扰动幅度超过铜线直径0.25mm的㊂螺线管压缩后期界面失稳发展如图12所示,当铜线直径由0.25mm增大至0.4mm,在惯性压缩阶段,结构密度迅速增加,螺线发生低模数的屈曲失稳,对应压缩后期较高的结构压力以及较高的内界面扰动幅值㊂图11观测点粒子径向位移的方差F i g.11O b s e r v a t i o no f p a r t i c l e r a d i a l d i s p l a c e m e n t v a r i a n c e c h a n g e s图12螺线管结构内界面不稳定性发展的数值模拟F i g.12N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f s t r u c t u r e d i s p l a c e m e n tu n d e r i m p l o s i v e c o m p r e s s i o n3结论建立了非均匀三维多层密绕螺线管结构计算模型,利用S P H方法开展了内爆压缩密绕螺线管的流体动力学过程数值模拟㊂计算结果显示多层密绕螺线管在内爆压缩中后期出现内界面花瓣式不稳定扰动发展,与实验结果[4]基本符合,证明了数值模拟的合理性㊂数值模拟结果显示:螺线管结构参数包括螺旋角度与铜线直径等,对多层密绕螺线管内爆动力学响应将产生显著的影响,螺旋结构具有一定程度抑制扰动增长的作用;而螺线直径的增大,将加重螺线管结构内界面的不稳定扰动㊂通过数值模拟计算得到冲击压缩过程中影响多层密绕螺线管结构稳定性的一些关键因素,为今后多层密绕螺线管的优化设计提供一些重要参考㊂但由于数值模拟中未采用材料失效模型,导致计算扰动幅值低于实验值,在今后工作中需引入合理的复合结构材料冲击动力学失效破坏判据㊂感谢袁红副研究员㊁周中玉助理研究员等的大力协助㊂参考文献:[1] P A V L O V S K I IAI.M e g a g a u s s p h y s i c s a n d t e c h n o l o g y[M].N e w Y o r k:P l e n u m P r e s s,1980:627.[2]孙承纬,周之奎.磁通量压缩发生器[M].北京:国防工业出版社,2008.[3] B Y K O V AI,D O L O T E N K O MI,K O L O K O L C H I K O V NP,e t a l.T h e c a s c a d em a g n e t o c u m u l a t i v e g e n e r a t o r o fu l t r a h i g hm a g n e t i c f i e l d s:Ar e l i a b l e t o o l f o rm e g a g a u s s p h y s i c s[J].P h y s i c aB:C o n d e n s e d M a t t e r,1996,216(3): 215-217.[4] P A V L O V S K I IAI.L i m i t i n g v a l u e o f t h e c a s c a d eM C-1g e n e r a t o r r e p r o d u c i b l em a g n e t i c f i e l d[C]ʊF OW L E RC M,C A I R DRS,E R I C K S O N DJ.M e g a g a u s s t e c h n o l o g y a n d p u l s e p o w e ra p p l i c a t i o n s.N e w Y o r k:P l e n u m P r e s s,1987:159-166.4001爆炸与冲击第38卷[5] HA Y HU R S TCJ ,H I E R MA I E RSJ ,C L E G G R A ,e t a l .D e v e l o p m e n t o fm a t e r i a lm o d e l s f o r n e x t e l a n dk e v l a r -e p o x yf o r h igh p r e s s u r e s a n d s t r ai n r a t e s [J ].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f I m p a c tE n g i n e e r i n g ,1999,23(1):365-376.[6] 赵士操,宋振飞,赵晓平.基于A U T O D Y N 二次开发的纤维S P H 模型的建立与超高速碰撞计算[C ]ʊ中国工程物理研究院机械工程2011年学术年会论文集.2011:519-524.[7] 龚芸芸,卢纪,谷卓伟,等.周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究[J ].高压物理学报,2014,28(3):331-338.G O N G Y u n y u n ,L UJ i ,G U Z h u o w e i ,e t a l .S t u d y o nt h ec o m p r e s s i o n p r o p e r t i e so f p e r i o d i cc o p p e rw i r ec l o s e d -p a c k e d s t r u c t u r e [J ].C h i n e s e J o u r n a l o fH i g hP r e s s u r eP h ys i c s ,2014,28(3):331-338.[8] L I U G R ,L I U M B .光滑粒子流体动力学:一种无网格粒子法[M ].韩旭,杨刚,强洪夫,译.长沙:湖南大学出版社,2005.[9] A N S Y S .A u t o d y nu s e r s s u b r o u t i n e s t u t o r i a l [Z ].2016.[10] 时党勇,李欲春,张胜春.基于A N S Y S /L S -D Y N A 8.1进行显示动力学分析[M ].北京:清华大学出版社,2008.[11] C e n t u r y D y n a m i c s .A u t o d y n t h e o r y ma n u a l r e v i s i o n4.3[Z ].2005.N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f t h em u l t i l a y e r c o i l e d s o l e n o i d u n d e r i m p l o s i v e c o m pr e s s i o n Z H A N GC h u n b o 1,S O N GZ h e n f e i 1,G UZ h u o w e i 1,L UJ i 2,Z H A OS h i c a o2(1.I n s t i t u t e o f F l u i dP h y s i c s ,C h i n aA c a d e m y o f E n g i n e e r i n g P h y s i c s ,M i a n y a n g 621999,S i c h u a n ,C h i n a ;2.I n s t i t u t e o f C o m p u t e rA p p l i c a t i o n ,C h i n aA c a d e m y o f E n g i n e e r i n g P h ys i c s ,M i a n y a n g 621999,S i c h u a n ,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o s i m u l a t e t h e i m p l o s i v e c o m p r e s s i o n p r o c e s s o f am u l t i l a y e r c o i l e d s o l e n o i d a n d i t s a s s o c i a t e d i n t e r f a c i a l i n s t a b i l i t y b y u s i n g t h e s m o o t h p a r t i c l eh y d r o d y n a m i c s (S P H )s o l v e r ,t h eA U -T O D Y Nu s e r -d e f i n e d s u b r o u t i n e s h a v e b e e n e m p l o y e d t o b u i l d a t h r e e d i m e n s i o n a l s o l e n o i dm o d e l a n d a c h i e v e p e r i o d i c b o u n d a r y c o n d i t i o n s .T h e s i m u l a t e d r e s u l t s s h o wt h a t t h e p e r t u r b a t i o n o f t h e s o l e n o i d s t r u c t u r e i n t h e i m p l o s i v e c o m p r e s s i o n p r o c e s s g r o w s f a s t a n d t h e n t h e i n t e r f a c eb e c o m e su n s t a b l e a t t h e e n do f c o m p r e s s i o n ,i na g r e e m e n tw i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s .T h e p a r a m e t e r s o f t h e s o l e n o i d s t r u c t u r e s i g n i f i c a n t l y a f f e c t t h e d e v e l o p m e n t o f t h e i n t e r f a c i a l i n s t a b i l i t y .T h e s m a l l e r t h e s p i r a l a n -g l e ,t h e l a r g e r t h e i n t e r f a c i a l i n s t a b i l i t y a t t h ee n do f c o m pr e s s i o n p r o c e s s ,o n e t h eo t h e rh a n d ,t h e s m a l l e r t h ew i r e d i a m e t e r ,t h ew e a k e r t h e i n t e r f a c i a l i n s t a b i l i t y a t t h e e n do f c o m p r e s s i o n p r o c e s s .K e yw o r d s :m u l t i l a y e r c o i l e d s o l e n o i d ;i m p l o s i v e c o m p r e s s i o n ;s m o o t h p a r t i c l e h y d r o d y n a m i c s (S P H )s o l v e r ;i n t e r f a c i a l i n s t a b i l i t y (责任编辑 丁 峰)5001 第5期张春波,等:内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟。

爆炸磁压缩发生器及其脉冲功率调制研究

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爆炸磁压缩发生器及其脉冲功率调制研究爆炸磁通量压缩发生器(FCG)是一种紧凑的脉冲功率源。

近年来,利用FCG 产生高功率微波(HPM)的研究受到了重视。

本文通过理论总结、数值模拟和实验等手段较深入地考察了螺旋型FCG装置和脉冲功率调制系统的设计与优化等问题。

首先从FCG的基本原理和结构出发,通过等效电路模型,得到了FCG 工作过程中各种参数对其电流和能量放大影响的一般规律。

然后总结了各种Ohmic磁通损失和非Ohmic磁通损失机制,指出了它们各自的严重性和可能的解决办法。

数值计算电感时考虑了螺旋型FCG的三维效应,以及电枢表面镜像电流的分布,并通过求解圆柱型导线的一维磁场扩散问题比较精确地得到了FCG定子的电阻,在此基础上计算了FCG装置的电感、电阻、输出电流、电压和温度等随时间的变化。

使用显式动力有限元程序对电枢的膨胀过程进行了数值模拟。

对电枢使用了Johnson-Cook硬化准则的强度模型和Grǖneisen状态方程,考虑了应变率硬化和温度热软化的影响,并使用了任意Lagrangian-Eulerian算法(ALE)。

根据混合炸药理论得到了不同密度下8701炸药的爆轰参数状态方程参数。

模拟结果得到了电枢膨胀过程的直观图象,以及塑性功导致的电枢温度升高。

据此提出了一种可以提高电感变化率的渐变半径电枢的设计。

为解释电枢表面不稳定性的形成,结合Gurson-Tvergaard-Needleman屈服模型和Johnson-Cook 强度模型,通过用户材料子程序,实现了微孔洞增长的粘塑性本构关系。

在给定微孔洞的初始扰动时,计算结果解释了铝电枢表面将要形成的不稳定性,它导致了电枢外表面出现周期性的轴向裂纹,阻碍了镜像电流,使FCG损耗增加。

为用FCG驱动象HPM源这样较高阻抗的负载,必须使用脉冲功率调制电路把FCG产生的低电压、大电流、上升时间长的电压脉冲转化为高电压、上升时间短的脉冲。

由于FCG的输出与负载密切相关,调制电路模型需要与FCG和负载结合起来考虑。

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器电阻及磁通损失的数值计算

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器电阻及磁通损失的数值计算

率 和装置 运行稳 定 性 的 目的 , 制 了 描 述 螺 旋 型 爆 磁 压 缩 脉 冲发 生 器 的 2维 爆 轰 磁 流 体 力 学 程 序 MF G 编 C 一
Ⅳ[z。在螺旋 型爆 磁压 缩 脉冲发 生器 的研 究 中 , 1] - 磁通 损 失和 能量耗 散是 必 须考虑 的 问题 , 原则 上讲 , 场 的观 从 点 出发 , 以给 出一 套完备 的磁 流体 力学 ( 可 MHD 方 程组 来计 算在 爆磁 压缩 全过 程 中整个 空 间区域 的 电磁场 分 ) 布[ ] 3 。但实 际上考 虑 到一般 螺旋 型爆 磁压 缩脉 冲发 生器 的空 间尺 寸 以及 为 了计算 能 量/ 通损 失所 需要 的空 磁 间 网格 尺 度 , 需 要 的计 算 资 源 和 计 算 能 力 是 不 可 想 象 的 , 所 目前 尚没 有 任 何 已知 的 程 序 能 够 处 理 解 决 该 问
小可知 , 后者 远大 于前 者 。因此 我们 这里 考虑 的接触 电阻实 际 上 主要 考虑 的是 在金 属 套筒 和 线 圈 导线 彼 此接
近到准 接触 点时 残 留在其 间 的磁 通 量所 导致 的 电阻损失 。本 文根 据美 国空军研 究实 验室 的有 关接 触 电阻 的模
型l9, 出接触 电阻的具 体计算 模 型 。 7l给 _
题 。因此对 螺旋 型爆 磁压 缩脉 冲发 生器 的 电阻 和磁 通 损 耗[ ] 本 文 采 用 了折 中 的处 理 方 法 : ] 1 , 即利 用 MHD 计算所 获得 的信息 , 过辅 助处理 求 出相应 的 电阻 , 通 并将 其 对 螺旋 型 MF G 性 能 的影 响通 过 电路 方 程 反 馈 回 C 去 。对 螺旋 型 MF G 的 电阻和 磁通 损失 , C 分别 用 欧姆 电 阻和 接触 电阻 来 表示 。其 中欧 姆 电阻 的处 理 包括 : 线

爆磁压缩发生器的爆炸管动力学效应

爆磁压缩发生器的爆炸管动力学效应
Fi . Co fg r to fe p o i e t e g1 n i u a i n o x l sv ub
图 1 爆 炸 管 几 何 构 型
爆炸 管 向 r 向膨 胀 , 方 同时爆 轰波 沿 方 向传播 , 个 过程 大约 在 1 s 内结 束 。 整 5 之
定, 爆炸 管 的膨胀 角 只取决 于其 径 向膨 胀 速 度 , 由此 , 炸 管 的 膨胀 角 也 为常 数 [ 。然 而 , 不 同时 刻 的爆 爆 2 ] 对 炸 管径 向速度 进行 的实验测 量表 明 , 在爆 轰过 程 中 , 炸 管 的膨 胀 速 度 并 非 常数 L ] 爆 3 。我们 曾经应 用 1维 简 化 模 型描述 了爆 炸 管膨胀 速度 随 时间变 化 的动态 过 程 , 出 了与 此相 联 系 的爆 炸 管膨 胀 速度 并 与 实验 结 果 进 行 求 了初 步 的 比较[ 。但 是 , 5 ] 由于 1维模 型 只能 定性 以及 半定 量地 对 爆炸 管动 力 学过程 进行 描述 , 因此 在更 深 入 的
作为管 内装填 的高性 能炸 药 。在 中心 端 点起 爆 的情 况 下 , 由于 爆 轰 波 的传播 , 炸管 在爆轰 过 程 中不 断 膨胀 , 略外 部 固定螺 线 圈相应 爆 扫
的位置 , 使得爆 炸 管不断 变 短 , 而 引起 系统 电感 的减 小 与 电流 的放 从
大 。图 1给 出 了采 用 的简 单 几何 构 型 。 由于 模 型 具有 轴 对 称 特 性 ,
高 性能 炸药 P X一4 4以及 L 一 4的基本 物性 参 数如 表 1所示 , B 90 X0 p为密 度 , o是爆轰 速 度 , 。为爆轰 压 。 “ 户
文 章 编 号 : 1 0 — 3 2 2 0 ) 60 8 — 4 0 14 2 ( 0 7 0 — 8 90

轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型

轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型

第15卷 第4期强激光与粒子束Vol.15,No.4 2003年4月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Apr.,2003 文章编号: 100124322(2003)0420385206轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型Ξ孙奇志, 孙承纬(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 对轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器进行了理论模型研究,建立了爆炸管的一维爆轰驱动模型、螺线管内空间磁场强度分布模型、爆炸管外表面磁压力模型和发生器系统的等效电路模型等,对此类发生器的物理过程进行系统描述。

在此基础上,编制了相应的零维数值模拟程序CEM G 1.0,利用该程序分别对四种不同模型参数的发生器进行了理论计算和参数优化,并对其中一模型发生器爆炸管外表面的磁压力及其引起的剩余电感进行了计算,给出了剩余电感与初始输入条件及负载电感的关系,从而得到该模型的输出性能极限。

对理论模型的正确性进行了实例验算证明。

关键词: 爆磁压缩发生器; 脉冲功率技术; 爆炸电源; 螺线管型爆磁压缩发生器 中图分类号: TN245 文献标识码: A 爆磁压缩发生器(magnetic flux compression generator 简称MFCG ,FCG 或EM G )的原理和实验研究最早是由前苏联的A ・D ・Sakharov 及美国的C ・M ・Fowler 分别提出和进行的。

其基本概念是通过炸药驱动电枢压缩定子产生的磁场,把化学能有效地转换为电磁能,从而在连接电枢和定子的负载中实现脉冲电流和电磁能量的放大。

爆磁压缩发生器按其结构不同可以分为螺线管型发生器、圆盘型发生器、同轴型发生器、平板型发生器、窄条型发生器和球型发生器等类型。

其中轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器具有初始电感大、爆炸管同轴压缩磁场速度快的特点,可以在高阻抗负载上获得短脉冲、大电流输出,在驱动电爆炸丝断路开关产生脉冲高电压方面有重要的实际价值。

利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压.

利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压.

第16卷第7期2004年7月强激光与粒子束HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSVol.16,No.7Jul.,2004文章编号:100124322(2004)0720905204利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压孙奇志,龚兴根,谢卫平,郝世荣,刘正芬,戴文峰,池原,付嵩,刘伟,王敏华,张南川,韩文辉(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900)Ξ摘要:爆磁压缩发生器产生脉冲高电压技术可以用于产生高功率微波及强电磁脉冲的实验研究。

给出了利用螺旋型爆磁压缩发生器(HEMG)驱动电爆炸丝功率调节系统产生高功率脉冲高电压的实验方法和主要的结果。

在利用HEMG驱动电爆炸丝断路开关(EEOS)产生脉冲高电压实验中,获得了最高电压700~800kV,功率大于20GW的脉冲输出。

关键词:爆磁压缩发生器;电爆炸断路开关;脉冲功率技术;爆炸脉冲能源中图分类号:TN245文献标识码: A利用螺旋型爆磁压缩装置(helicalexplosive2magnetic2generator,简称HEMG)产生脉冲高电压是爆磁压缩技术应用的一大方向。

国外开展这方面研究的主要有俄实验物理研究院(VNIIEF)、化学物理所、高温所及一些大学里的研究机构;美空军武器实验室(Phillips实验室)、德克萨斯技术大学及洛斯・阿拉莫斯实验室(LANL)等。

国内主要是中物院流体物理研究所、长沙国防科技大学等。

HEMG本身可以产生约100kV的负载电压,若要提高其自身输出电压就会受到装置内部耐高电压能力的极大限制。

如何利用HEMG产生几百kV甚至MV高电压脉冲一直受到人们的关注。

20世纪80年代初期,利用传统变压器升压方法可以获得500~800kV 的高电压[1],但系统输出电压受变压器耐压能力极大限制。

国内外多年研究经验表明,要获得几MV甚至10MV以上高电压主要还是要依靠电爆炸丝断路开关(EEOS)[2]。

电容负载螺旋型爆磁压缩发生器辐射特性分析

电容负载螺旋型爆磁压缩发生器辐射特性分析
M gei Fu o pes nG nrt , F M C , an t lxC m rsi e e o R F G) 是 c o ar

作 用扩 张并 与定 子线 圈短 路连 接 ,随着 爆炸 向前 推
进, 磁场 存 在 的 区 域 不 断 被 压 缩 , 于磁 场 冻 结 效 由
线 , 析装 置 运 行 后 的辐 射 特 性 , 出 了辐 射 电阻 分 给
表达 式 。提 出了对 R C F MF G加 载鞭 天 线 的方 法 以
提高装 置 的辐 射 效 率 。研 究 结 果 表 明该 方 法 可 以
有效 提高 R C FMF G的辐 射特 性 。
1 R C 辐射特性分析 FMF G
第 1卷 1
第2 4期
21 0 1年 8月







Vo . No 2 Au . 2 1 1 11 .4 g 01
171 1 1 2 1 ) 4— 8 3 0 6 — 8 5( 0 1 2 5 1 — 4
S in eT c n lg n n ie r g ce c e h oo y a d E gn e i n
射 特 性 是 衡 量 其 性 能 的 最 主 要 参 数 之 一 。 根 据 电小 环 天 线 等 效 原 理 , 装 置 定 子 线 圈 等 效 为 电 小 环 天 线 进 行 仿 真 研 究 , 析 将 分 装 置 的辐 射 性 能 。 给 出 了辐 射 电 阻表 达 式 。 提 出对 装 置 加 载 辐 射 天 线 以提 高 其 辐 射 效 率 。仿 真 分 析 表 明 加 载 鞭 天 线 后 可 以
R C FMF G在 提 供初 始 磁 通 的 电容 放 电最 大 时

螺线型爆磁压缩发生器的初始瞬态磁场分布_杨显俊

螺线型爆磁压缩发生器的初始瞬态磁场分布_杨显俊

2

r =a
,
130
计 算 物 理
第 23 卷
Hz ( b , t)= H 0 , Hz ( r , 0)= 0 , 根据 d Hz ( a , t ) 2κ 0 = dt a Hz , r = a , r 」
( 18)
由 Laplace 变换 , 得出方程的通解为第一类零阶 Bessel 函数和第二类零阶 Bessel 函数的线性叠加 , 2 H( r , t )∝[ AJ 0 ( α α ] exp( -κ , n r)+BY 0 ( n r) 0α n t) J 0 , Y 0 分别是第一类零阶和第二类零阶 Bessel 函数的表示 . 其中 α n 是方程 f( α )= J 0 ( bα ) Y2( aα )-Y 0( bα ) J 2( aα )=0 的根 . 前 7 个根如图 3 所示 . 通过上面的计算 , 可见图形中曲线随着根的次数的增加 而很快衰减 . 考虑空腔导体的内外边界条件 , 最终得到柱空腔 导体的磁场强度 Hz ( r , t) 为 Hz ( r , t)= H 0 +

( 19) ( 20)
πH0
n =1
∑e
-κα t
0
2 n
α Y 0( bα α J 0( bα J 2( aα n) J 0( n r) n )-Y 0( nr) n) . 2 2 J 0( bα n )-J 2 ( aα n)
2
( 21) 不难验证上式为满足边界条件与初始条件的磁扩散方程 的解 . 当 r =a 时 , 结果与文 [ 4 , 5] 的结果完全一致 . 但上式更
2 磁场分布
2. 1 空腔导体的内外边界为常数 当空腔导体的内外边界上的磁场为常数时 , Hz ( r , t)= u 1 , r = rb , Hz ( r , t)= u 2 , r = ra , 初始条件为 Hz ( r , 0)= 0 , t = 0 , 方程的解可以表示为与时间无关的非齐次部分 u( r) 加上与时间有关的齐次部分 w( r , t) , Hz ( r , t)= u( r )+w( r , t) , 非齐次部分及其解为 d u( r) 1 d u ( r) + =0 , 2 r dr dr u( r)= u1 , r = ra , u( r)= u2 , r = rb , u( r)= 设 w( r , t) =v( r) e

螺线管型爆磁压缩发生器快速计算模型

螺线管型爆磁压缩发生器快速计算模型

螺 线 管 型爆 磁 压 缩 发 生 器 快 速 计 算 模 型
王俞卫, 陈冬群 , 张建德 , 曹胜光, 李小林 , 李 达, 李 术
( 防科 学 技 术 大 学 光 电科 学 与 工 程 学 院 , 沙 4 0 7 ) 国 长 1 0 3

要 : 根 据 等 效 电 路 模 型 , 立 了单 级 螺 线 管 型 爆 磁 压 缩 发 生 器 运 行 期 间 的 电 路 方 程 , 到 了 回路 电 建 得
器 , 电路 模 型假定 , 0维 当定子 线 圈通过 脉 冲电流 时 , 在 电枢 的表 面感应 出方 向相 反 , 分布 和 幅度 与 线 圈 电 会 但 流完 全相 同的镜像 电流 J 。
2 电感 和 电 阻计 算
分段螺 线 管型发 生 器 电感
* 收 稿 日期 : 0 0 0 — 1 2 1 — 20 ; 修 订 日期 : O O O — O 2 1 — 5 1
感和 等效 电阻 , -R 分别表 示负 载 电感 和负载 电 阻 , s 分 别表 示爆 炸接 通开 关和 撬断 开关 。 L , s , 电 容 器 放 电 阶段 ( 导 通 , 断 开 ) 放 电 回路 是 L R 回路 。对 电 感 性 负 载 , 路 电 阻较 小 , R < S s , C 回 当
量 、 线 电导 率 和 温 度 等 参 数 的 变化 。 与 实验 数 据 对 比表 明 , 计 算 模 型 能 准 确 预 测 单 级 螺 线 管 型 爆 磁 压 缩 发 导 该
生 器 性 能 , 发 生 器 的设 计 具 有 实 际 意 义 。 对
关键 词 : 爆 磁 压 缩 发 生 器 ; 等 效 电路 模 型 ; 电 感 计 算 ; 快 速 计 算 模 型

螺线型爆磁压缩发生器非Ohmic损失分析与放大率计算

螺线型爆磁压缩发生器非Ohmic损失分析与放大率计算

导出其等效电阻的计算公式, 并将其应用于数值计算 程序之中, 进行了放大率等主要输出参数的理论预测
更多的初始磁通, 且其体积小、 结构紧凑、 带负载能
力强, 因而有着广泛的应用。 爆磁压缩发生器的理论 值与实验结果的对比。 模型有多种, 其中等效电路模型理论较成熟, 方法简 单可靠, 较适用于结构设计和参数优化。 而磁通损失 分析是建立等效电路模型的一个关键因素 , 磁通损失 主要包括 Ju 热带来的 O mc ol e h i损失和其它效应引起
l o s swe e a a z d a d t e e i ae t ss n e e p e s s e u e . d an me c l o rm s p ro me o f x ls e r n y e n h u v ln e i a c x rs in wa d c d An u r a r g a Wa e f r d t u l q r t o i p c l uae t e o t u a a t s o F ac lt u p tp r mee fHM CG. i lt n r s l d c t h t h a ur ns a d e eg l pia in l h r S mu ai u t i iae t a e l d c r t n n r y mu t l t s ae o e sn t o e i c o c n i e t t h x e i n a r s l , dt e o - h cf xl s s d l s sb e of r c s tep ro o s n wi m htee p r me tl ut a h n n o mi l o s mo e i u a l t o e at h e f mm c f e sn u e eo HM F CG.

简述染色体的螺线管压缩模型。

简述染色体的螺线管压缩模型。

简述染色体的螺线管压缩模型。

染色体是生物体内存储遗传信息的重要结构,不同种类的生物体拥有不同数量和形态的染色体。

在细胞分裂时,染色体会被复制并均分给新生的细胞,确保遗传信息的传递和继承。

染色体的螺线管压缩模型是对染色体在细胞核内紧密缠绕的一种解释。

在模型中,染色体被视为一根长的线性DNA分子,在细胞分裂时需要在有限的空间内进行复制和分配,因此必须经过紧密的压缩。

在染色体螺线管压缩模型中,染色体分子首先被缠绕成一系列的小环,称为“核小体”,每个核小体由8个组蛋白蛋白质分子组成。

核小体之间被DNA链连接,形成一条长链。

这条长链在细胞分裂时会被进一步缠绕成更紧密的螺旋结构。

实际上,染色体不是简单地被螺旋缠绕,而是在不同的层次上进行了多层次的压缩。

在较低层次上,核小体之间的DNA链会被更紧密地缠绕在一起,形成一条压缩的线性结构。

在更高层次上,这些线性结构会被进一步缠绕和折叠,形成更紧密的结构。

最终,染色体被压缩成一个非常小的空间,以适应细胞核的大小和形状。

染色体螺线管压缩模型的发现对我们理解染色体结构和遗传信息的传递具有重要意义。

它揭示了细胞在有限空间内进行复制和分配遗传信息的重要机制,也为我们研究染色体上的基因和调控机制提供
了重要的理论基础。

近年来,随着技术的发展,我们已经能够对染色体结构进行更精细的研究和观察,进一步拓展了我们对染色体的认识和理解。

MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器

MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器

MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器李小林;陈冬群;李达;曹胜光;王俞卫;李术【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2010(022)010【摘要】通过等效电路方法计算了MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器(HEMCG)各参数,得到发生器的损耗主要来自非欧姆损耗.设计的HEMCG整体外径约140 mm,长度小于550 mm,初始电感128.7 μH.实验表明,在初始电流3.6 kA条件下,在100 nH负载上输出前沿75.2 μs、峰值1.87 MA的电流脉冲,电流放大约519.4倍,能量放大约209.5倍,炸药化学能到电磁能的转换效率为6%.两发HEMCG分别经原边电感约440 nH、副边电感约4 μH、耦合系数约0.85的电缆变压器调制,在4 μH负载上得到了上升时间约80 μs、峰值72 kA的脉冲电流,压器能量传输效率约为26.8%.【总页数】5页(P2492-2496)【作者】李小林;陈冬群;李达;曹胜光;王俞卫;李术【作者单位】空军第五飞行学院,甘肃,武威,733003;国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073【正文语种】中文【中图分类】TN245【相关文献】1.螺线管型爆磁压缩发生器快速计算模型 [J], 王俞卫;陈冬群;张建德;曹胜光;李小林;李达;李术2.对不同结构螺线管型爆磁压缩发生器跳匝问题的分析及跳匝比的计算 [J], 周治伟;樊祥3.MA量级螺线圈型爆磁压缩发生器 [J], 孙奇志;刘伟;刘正芬;池原;戴文峰;方东凡;孙承纬4.轴线起爆式螺线管型爆磁压缩发生器理论模型 [J], 孙奇志;孙承纬5.螺线管型爆磁压缩发生器理论模型 [J], 徐辉;周磊因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

MA量级螺线圈型爆磁压缩发生器

MA量级螺线圈型爆磁压缩发生器

MA量级螺线圈型爆磁压缩发生器孙奇志;刘伟;刘正芬;池原;戴文峰;方东凡;孙承纬【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2009(021)010【摘要】采用多分支螺线圈型爆磁压缩发生器数值模拟程序MFCG8-7进行理论模拟及参数优化,设计了EMG-125型螺线圈型发生器,并开展了实验研究.电感负载实验结果表明:EMG-125型发生器可以在25 nH电感负载上输出大于3 MA脉冲电流,负载能量大于100 kJ,电磁能量放大50倍.【总页数】4页(P1571-1574)【作者】孙奇志;刘伟;刘正芬;池原;戴文峰;方东凡;孙承纬【作者单位】中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】TN245【相关文献】1.中量级运动型街车的新标杆 2011 YAMAHA FAZER8 [J], 马文龙2.爆磁压缩发生器初级紧凑型电脉冲源设计及实验 [J], 史云雷;张合;马少杰;刘鹏3.圆盘型爆磁压缩发生器的数值模拟 [J], 杜枢;孙奇志;刘伟4.MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器 [J], 李小林;陈冬群;李达;曹胜光;王俞卫;李术5.中国近海低玉螺Natica pygmaea Ma &Zhang,1993的替代新名:东海玉螺Natica donghaiensis Ma & Zhang,nom. nov. [J], 张素萍因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

一种解耦的爆磁压缩发生器运行损耗模型

一种解耦的爆磁压缩发生器运行损耗模型

一种解耦的爆磁压缩发生器运行损耗模型
吴碧;张庆明;何远航;马月芬
【期刊名称】《北京理工大学学报》
【年(卷),期】2012(32)7
【摘要】研究螺旋型爆磁压缩发生器的损耗机理,建立了一种磁通损耗项和电阻损耗项解耦表示的爆磁压缩发生器运行模型,并给出了物理意义明确的损耗项解析式;经实验验证,对于损耗机理更为复杂的紧凑型级联爆磁压缩发生器,本模型仿真结果与实验结果仍符合良好,仿真波形与实验波形总体趋势一致,螺距变化的节点处过度清晰,定子均绕段的波形相似度较高.
【总页数】4页(P673-676)
【关键词】爆磁压缩发生器;电阻损耗;磁通损耗
【作者】吴碧;张庆明;何远航;马月芬
【作者单位】空军装备研究院总体所;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室;中国科学院力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TM359.9
【相关文献】
1.射频爆磁压缩发生器磁通损失问题分析 [J], 韩颖超;李红梅;邱景辉
2.爆磁压缩发生器电枢膨胀角对磁通损失的影响 [J], 解江远;闫自让
3.同轴型爆磁压缩发生器1维磁扩散模型 [J], 孙奇志;孙承纬;刘伟
4.螺旋型爆磁压缩装置的磁通损耗 [J], 孙奇志
5.爆磁压缩发生器的耦合损耗因子研究 [J], 马月芬;张庆明;吴碧;何远航
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简述染色体的螺线管压缩模型。

简述染色体的螺线管压缩模型。

简述染色体的螺线管压缩模型。

染色体是指细胞核中的一种重要结构,其主要作用是存储和传递遗传信息。

在细胞分裂过程中,染色体会发生缠绕和压缩,以便于细胞的有序分裂。

染色体的螺线管压缩模型解释了染色体在分裂过程中的缠绕和压缩机制。

螺线管压缩模型是由克劳德·贝尔肯斯特和托马斯·摩根在20世纪初提出的。

该模型认为,在细胞分裂前,染色体会首先以线形的形式存在。

随着细胞的进一步分裂,染色体会逐渐缠绕成一个螺线管状的结构。

在缠绕过程中,染色体上的DNA分子会被紧密地缠绕在一起,形成一种紧凑的结构。

螺线管压缩模型还提出了两个重要的概念:超级螺旋和环缩。

超级螺旋是指螺线管形态下的染色体结构,其主要特征是DNA分子的交织和缠绕。

环缩是指在超级螺旋的基础上,染色体进一步发生的压缩过程。

在环缩过程中,染色体上的DNA分子会被进一步紧密地压缩在一起,使得染色体的长度进一步缩短,形成更为紧凑的结构。

螺线管压缩模型的提出,解释了染色体在分裂过程中的缠绕和压缩机制。

该模型还为解释染色体的空间结构和遗传信息的传递提供了理论基础。

随着科学技术的不断进步,人们对染色体的螺线管压缩模型的认识也越来越深入,这将有助于我们更好地理解生命的奥秘。

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器2维磁流体力学数值模拟

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器2维磁流体力学数值模拟

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器2维磁流体力学数值模拟
赵强;董志伟;袁光伟;王贵荣;杨显俊
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2008(20)2
【摘要】基于任意拉氏-欧拉方法的2维磁流体力学程序APMFCG被用于简单绕制的螺旋型爆磁压缩脉冲发生器动力学过程的模拟,给出了德克萨斯技术大学简单绕制的爆磁压缩发生器数值计算结果,输出电流和线圈电感的模拟结果与实验测量基本吻合.该程序也用于研究由于种子电流的不同所导致的欧姆电阻非线性效应对爆磁压缩过程的影响,实验结果证明了该程序计算的可靠性.
【总页数】4页(P259-262)
【作者】赵强;董志伟;袁光伟;王贵荣;杨显俊
【作者单位】北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088;北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088;北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088;北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088;北京应用物理与计算数学研究所,北
京,100088
【正文语种】中文
【中图分类】O361
【相关文献】
1.粒子加速器螺旋型爆磁压缩脉冲功率源模拟计算 [J], 刘伟;孙奇志
2.磁驱动飞片二维磁流体力学数值模拟 [J], 阚明先;王刚华;赵海龙;谢龙
3.螺旋型爆磁压缩脉冲发生器电阻及磁通损失的数值计算 [J], 董志伟;于翠影;赵强;杨显俊;徐福锴;王贵荣
4.磁驱动等熵压缩实验构形的磁流体力学计算模拟 [J], 赵继波;孙承纬;罗斌强;蔡进涛;王桂吉;谭福利;赵剑衡
5."聚龙一号"装置磁驱动准等熵压缩实验的一维磁流体力学模拟 [J], 张扬;戴自换;束小建;薛创;丁宁;刘海风;宋海峰;张朝辉;王贵林;孙顺凯;宁成
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3螺线管型爆磁压缩发生器理论模型

Or
, 害 掰
=p
( 3 )
式得 破裂 半径为
由平 面 变形 条件 ,r ( + r)2 服 c z= c / 屈 y 1发生 器金属管 膨胀过程 计算 ) 口 : , r - ) ( ) 在 炸药 驱动 电枢 膨胀 的过 程 中 ,有 四个 最重 要的 爆轰 参数 :炸药 爆速 、电枢膨 胀径 2 )爆 磁压缩 发 生器 等效 电路 分析 () 向速 度 、电枢 膨胀 角和 裂纹 出现时 电枢 的膨 极限 。假定 材料 塑性变 形体积 不变 ,2 求 导 对于 螺线 管型 爆磁 压缩 发生 器 ,作一 定 胀半 径 ,炸 药 的爆速 和 电枢径 向膨胀 速度 影 可 得 的假 设”,其 等效 电路 模型 如 图 2所示 1 2 8 d u 响磁场 的压 缩和 决定 发生 器的 运行 时 间 ;电 C: 脉冲 电容 器 ,K1K2 开 关 , L ( 、 , : gt ) 枢 的 膨 胀半 径 对 发生 器装 置 的 设 计 非 常 重 要 ,决定 螺线 管和 电枢 的半径 比 , 因为要求 其 中 ,a、b: 壳体 内 、外径 , : r 内外 径
1引言

]一 ( ( _ 州) 2 P 5 )
r 1一 ]
E MP武器 。爆 磁压 缩发生 器( C ) 电磁 MF G 是 脉冲 战斗部 的核 心部 件 ,常被 用作 电磁 脉冲 炸弹 的脉 冲能源 装置 。



,1、
— — — — 。 — — — — — — — 一
_  ̄ 3 . “ 、“ : 装 置运 行时在 电枢 膨胀 短路 螺线 管之 前 电枢 q f f - A半径 , b 壳体 内 、外径径 向 速 度 , : 体 厚 度上 任 一 点变 形 速 度 。 由 U 壳 不 能 出现 裂 纹 。 当今 世 界 , 否摧 毁对 方 的 电子 、 信息 能 a. 电枢 膨 胀张 角计 算 : p 、3 、4 及 屈服 准 则得 ( )() 平 台 , 一定 程度 上决定 着现 代战争 的进程 。 在 如果 只考 虑 装药 密度 、 电枢密 度 、电枢 电磁脉 冲武 器能 产生 强烈 的 电磁 辐射 ,并通 过短暂的脉 冲照射来破 坏敌方 的雷 达 、通信 、 壁厚 ,由瞬时 爆轰 驱体 运动规 律 …可 知 ,电 2a h- E 】 计 算 机 等 与 电磁 有 关 的 设 备 , 国外 称 之 为 枢 的膨胀 角可 由下面的近似计算 的公式表示 口
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Sci ence and Tec hnO Ogy I Con suli He al t ng r d
工 业 技 术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
螺线 管型爆磁 压缩发 生器理 论模型
徐辉 周 磊 . 1 0 1 (. 1 绵阳师范学院数学与信 息科 学系 四川绵 阳 6 1 0 2 大连 东溢 自动化有限公司技术部 辽宁大连 16 2 ) 2 0 0 摘 要: 爆磁压 缩发生 器是 电磁脉 冲炸弹 的重要组 成部分 ,其性 能优劣将 直接影 响 电磁脉 冲炸弹 的作 战效 能 ,本文主要 在介 绍爆磁压 缩 发生 器的工 作原理 上 ,利用 等效 电路 理论推 导 了爆磁压 缩发生 器的等 效 电路 方程 ,得N T发生 器工作 过程 中各种 参数对 其电流 和 能量放 大 影 响的 一般 规律 。 关键 词 : 爆磁压 缩发生器 电磁脉冲炸弹 中图分类号 : P T 文献标 识码 : A 文章编号 :6 3 0 3(0 70 () 0 5— 2 17 — 5 42 0)4a一 04 0
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2螺线管型爆磁压缩发生器的物理结构及 基本原理
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I 7 = : 药 装 MF CG是一种把 炸药 的化学 能转换成 电 r / , P 磁能 的脉 冲能源装 置 , 借助炸 药爆炸 , 驱动 密度 , : 飞片 密度 , : 行方 向的无 量纲 飞 导 电 回路快 速变 形 , 降低 回路 电感和 压缩 初 厚 度 。所 以 电枢 的径 向 膨胀 速 度为 始 磁通 , 从 而提 高 负载 中的输 出 电流 和能 U - a a, 中 :u为 炸药 爆速 。 tn 其 量 。螺旋 形发生 器有较 大的 初始 电感 , 从 而 b. 电枢 膨胀半径 计算 有较 大的 电流和 能量放 大 , 又 因为其 圆柱 形 如图 1 所示 , : 壳体微 元径 向主 应 力 , 状便 于武 器装 配 , 所 以在 电磁脉 冲武器 中通 : 壳 体微 元周 向主应 力 , : 壳体微 元轴 常 选 用 螺旋 形 发 生 器 。 向主应力 其 工作原 理是 基于 磁流 体 力学 的基本 原 由质量守 恒方 程和 动量 守恒 方程 略去 高 理 即 磁场 冻结效 应 :通过 运动 的理想 导 电流 阶 小 量 ,可 得 下 面 的方 程 体 中 的任意 一个 闭合 回路 内的磁 通量 是守 恒 的 。影 响 发生器 性能 的因素 有炸 药能 的有效 塑 + (u+ u 0 O ) —— p : p ( 2 ) a r r 利用及通量损耗 。
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