留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

铝–铝超高速撞击中的气化铝闪光辐射强度时间演化特征分析

董文朴 杜雪飞 石安华 马兆侠

董文朴, 杜雪飞, 石安华, 等. 铝–铝超高速撞击中的气化铝闪光辐射强度时间演化特征分析[J]. 实验流体力学, doi: 10.11729/syltlx20230077
引用本文: 董文朴, 杜雪飞, 石安华, 等. 铝–铝超高速撞击中的气化铝闪光辐射强度时间演化特征分析[J]. 实验流体力学, doi: 10.11729/syltlx20230077
DONG W P, DU X F, SHI A H, et al. Time-evolution characteristics of flash radiation of gasified aluminum in aluminum-aluminum hypervelocity impact[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, doi: 10.11729/syltlx20230077
Citation: DONG W P, DU X F, SHI A H, et al. Time-evolution characteristics of flash radiation of gasified aluminum in aluminum-aluminum hypervelocity impact[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, doi: 10.11729/syltlx20230077

铝–铝超高速撞击中的气化铝闪光辐射强度时间演化特征分析

doi: 10.11729/syltlx20230077
基金项目: 国家自然科学基金(12102455)
详细信息
    作者简介:

    董文朴:(1989—),男,内蒙古呼和浩特人,博士研究生,助理研究员。研究方向:超高速撞击辐射分析技术。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号15信箱301分箱(621000)。E-mail:wenpu_dong@163.com

    通讯作者:

    E-mail:mazhaoxia@cardc.cn

  • 中图分类号: O313.4

Time-evolution characteristics of flash radiation of gasified aluminum in aluminum-aluminum hypervelocity impact

  • 摘要: 撞击闪光辐射现象是超高速撞击过程中的典型物理现象之一。针对撞击闪光辐射机制和演化规律开展研究,对建立不同尺度撞击闪光辐射特征相似性关系和光学探测分辨超高速撞击动力学过程具有重要意义。在铝–铝超高速撞击闪光辐射强度时间演化过程中,会产生一个持续十几微秒的闪光辐射,实验测量分析发现该辐射过程与气体冲击波辐射特征相似。基于辐射传输理论,模拟分析了Taylor模型辐射强度时间演化特征及其影响因素,对比分析了超高速撞击反溅碎片云中的气化铝闪光辐射强度演化信息。研究结果表明:超高速撞击闪光辐射中持续时间较长的辐射强度演化峰的峰值出现时刻与靶室压强负相关。
  • 图  1  铝–铝超高速碰撞反溅碎片云测量结果

    Figure  1.  The measurement result of the backward debris cloud for the aluminum-aluminum hypervelocity impact experiment

    图  2  395 nm处撞击闪光辐射强度时间演化曲线

    Figure  2.  The time variation curve of the impact-flash radiation intensity at 395 nm, where the ordinate is normalized by the long radiation peak

    图  3  Taylor模型冲击波压强、密度和温度分布曲线

    Figure  3.  The pressure, density and temperature as function of the self-simulating variable ξ

    图  4  Taylor模型冲击波在不同膨胀半径R下的辐射成像计算模拟结果

    Figure  4.  The simulation result of shock wave based on Taylor model with different R

    图  5  辐射强度随冲击波膨胀半径R的变化

    Figure  5.  The radiation intensity as function of the shock wave radius R

    图  6  辐射强度演化峰的峰值位置随密度和能量变化的曲线

    Figure  6.  The position of the radiation peak as function of the density and the energy

    图  7  辐射强度演化峰的峰值位置随能量和密度的变化曲线

    Figure  7.  The position of the radiation peak versus the energy and the density

    图  8  辐射强度演化峰的峰值位置随η变化的曲线

    Figure  8.  The curves of the position Rp of the radiation peak versus η

    图  9  辐射强度随时间演化信号

    Figure  9.  The time evolution results of the radiation intensity signals

    图  10  辐射强度峰值时刻随靶室压强的变化

    Figure  10.  The radiation peak time versus the chamber pressure

    表  1  铝原子气体相关原子光谱结构参数

    Table  1.   The atomic spectra lines data of Al

    编号λ/mmAij /(107 s−1gigj
    1394.404.9822
    2396.159.8224
    下载: 导出CSV

    表  2  实验参数及峰值时刻

    Table  2.   The experimental parameters and the peak time

    实验编号撞击速度/(km·s−1靶室压强pc/Pa峰值时刻tp/μs
    16.11944.669
    26.132322.160
    35.9471001.157
    下载: 导出CSV
  • [1] 唐恩凌, 张庆明, 张健. 超高速碰撞LY12铝靶产生等离子体的电子温度诊断[J]. 爆炸与冲击, 2009, 29(3): 323–327. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2009.03.017

    TANG E L, ZHANG Q M, ZHANG J. Electron temperature diagnosis of plasma generated by hypervelocity impact of a LY12 aluminum projectile into a LY12 aluminum target[J]. Explosion and Shock Waves, 2009, 29(3): 323–327. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2009.03.017
    [2] 龚良飞, 张庆明, 龙仁荣, 等. 超高速碰撞产生的电磁辐射[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(2): 13–29.

    GONG L F, ZHANG Q M, LONG R R, et al. The electromagnetic radiation produced by hypervelocity impact[J]. Explosion and Shock Waves, 2021, 41(2): 13–29.
    [3] ESTACIO B, SHOHET G, YOUNG S A Q, et al. Dust and atmospheric influence on plasma properties observed in light gas gun hypervelocity impact experiments[J]. International Journal of Impact Engineering, 2021, 151: 103833. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2021.103833
    [4] 马兆侠, 黄洁, 石安华, 等. 铝球超高速撞击铝板反溅碎片云团辐射特性研究[J]. 实验流体力学, 2014, 28(2): 90–94. doi: 10.11729/syltlx2014pz27

    MA Z X, HUANG J, SHI A H, et al. Study on radiation characteristics of aluminum ball impacting aluminum plate at hypervelocity[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2014, 28(2): 90–94. doi: 10.11729/syltlx2014pz27
    [5] MA Z X, HUANG J, SHI A H, et al. Analysis technique for ejecta cloud temperature using atomic spectrum[J]. International Journal of Impact Engineering, 2016, 91: 25–33. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2015.12.008
    [6] ERLANDSON R E, TAYLOR J C, MICHAELIS C H, et al. Development of kill assessment technology for space-based applications[J]. Johns Hopkins APL Technical Digest, 2010, 29(3): 289–297.
    [7] MA Z X, SHI A H, LI J L, et al. Radiation mechanism analysis of hypervelocity impact ejecta cloud[J]. International Journal of Impact Engineering, 2020, 141: 103560. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2020.103560
    [8] 杜雪飞, 石安华, 马兆侠, 等. 铝-铝超高速撞击气化产物运动特性测量与分析[J]. 实验流体力学, 2021, 35(4): 83–91. doi: 10.11729/syltlx20200071

    DU X F, SHI A H, MA Z X, et al. Measurement and analysis of motion characteristics of vapor clouds induced by aluminum-aluminum hypervelocity impact[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021, 35(4): 83–91. doi: 10.11729/syltlx20200071
    [9] 石安华, 柳森, 黄洁, 等. 铝弹丸超高速撞击铝靶光谱辐射特性实验研究[J]. 宇航学报, 2008, 29(2): 715–717. doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2008.02.061

    SHI A H, LIU S, HUANG J, et al. Spectra measurement of radiation produced by aluminum projectiles impacting aluminum targets at hypervelocity speeds[J]. Journal of Astronautics, 2008, 29(2): 715–717. doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2008.02.061
    [10] 黄庆举. 激光烧蚀金属Al诱导发光的动力学研究[J]. 物理学报, 2008, 57(4): 2314–2319. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.04.051

    HUANG Q J. Radiation mechanism of pulsed laser ablation of metal Al[J]. Acta Physica Sinica, 2008, 57(4): 2314–2319. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.04.051
    [11] 唐恩凌, 李振波, 韩雅菲, 等. 超高速碰撞2A12铝板产生闪光辐射的空间演化规律[J]. 发光学报, 2017, 38(7): 944–952. doi: 10.3788/fgxb20173807.0944

    TANG E L, LI Z B, HAN Y F, et al. Spatial evolutionary rules of light flash radiation generated by hypervelocity impact on 2A12 aluminum plate[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2017, 38(7): 944–952. doi: 10.3788/fgxb20173807.0944
    [12] 李维新. 一维不定常流与冲击波[M]. 北京: 国防工业出版社, 2003: 309-343.

    LI W X. One-dimensional nonsteady flow and shock waves[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2003: 309-343.
    [13] TAYLOR G. The formation of a blast wave by a very intense explosion I. Theoretical discussion[J]. Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences, 1950, 201(1065): 159–174. doi: 10.1098/rspa.1950.0049
    [14] 刘林华, 谈和平. 梯度折射率介质内热辐射传递的数值模拟[M]. 北京: 科学出版社, 2006: 1-2.
    [15] KRAMIDA A, RALCHENKO Y, READER J, et al. NIST atomic spectra database (ver. 5.1)[DB/OL]. (2013-10-30)[2023-05-25]. http://physics.nist.gov/asd. doi: 10.18434/T4W30F
  • 加载中
图(10) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  86
  • HTML全文浏览量:  76
  • PDF下载量:  5
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-25
  • 修回日期:  2023-07-27
  • 录用日期:  2023-08-14
  • 网络出版日期:  2023-11-13

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日