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材料在脉冲X射线辐照下热—力学效应的SPH数值模拟研究

作　者: 牛锦超
导　师: 汤文辉
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 力学
关键词: X射线热-力学效应升华能热激波 SPH 数值模拟
分类号: O482.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文利用SPH方法,对材料在脉冲X射线辐照条件下的热—力学效应进行了数值模拟。主要的工作包含以下五个方面:1.通过文献调研,对材料与X射线相互作用过程、能量沉积和热—力学效应进行了归纳和总结;2.利用热力学理论对金属材料的升华能随温度和压力的变化规律进行了研究;3.通过对SPH方法基本理论的学习,掌握了SPH数值模拟的方法。编写、调试SPH程序,对高压气体的一维自由膨胀过程进行了数值模拟,在该程序中,对传统的虚粒子方法进行了改进,使用虚粒子与黎曼解相结合的方法处理自由边界条件;4.对脉冲X射线辐照下材料中的能量沉积进行了计算;5.对脉冲X射线辐照条件下,金属铝板内的一维热—力学效应进行了数值模拟,并计算了汽化物质的反冲冲量。分析了升华能的变化对热激波强度以及反冲冲量大小的影响。通过上述工作,本文主要取得的成果有:1.提出一种新的自由边界条件处理方法;2.金属材料的升华能随温度和压力的升高近似线性减小;3.在X射线辐照下,材料内的能量沉积主要发生在迎光面,并随距迎光面的距离成指数规律迅速衰减,硬X射线的能量沉积深度比软X射线的能量沉积深度大,但能量沉积剖面前者比后者平缓;4.材料内热激波的强度与X射线能谱、能量密度、材料升华能等因素相关。硬X射线辐照材料时,将引起较强的拉伸波,软X射线则没有拉伸波出现;X射线的能量密度越大,材料内的热激波强度越高:在同样的X射线辐照下,材料的升华能越小,热激波的强度越高。5.汽化物质反冲冲量的大小与X射线的能量密度、能量沉积剖面、材料的升华能等因素相关。对同种材料,X射线的能量密度越大,辐照引起的反冲冲量越大;在同样的辐照条件下,随着材料升华能的减小,汽化物质的反冲冲量增大;

材料在脉冲X射线辐照下热—力学效应的SPH数值模拟研究

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