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液氩物态方程和辐射不透明度研究

孟川民  
【摘要】: 本文采用液氮冷靶系统制取液氩样品,利用二级轻气炮作为加载工具 对液氩进行冲击压缩,利用低温同轴探针和多通道瞬态高温计等实验设备测 量了液氩的冲击压缩状态参量及其光谱幅亮度历史,由此研究液氩的高压物 态方程和辐射特性,主要结果如下: 1. 利用自制低温同轴自短路探针测量了冲击压缩实验中液氩样品中的冲击 波速度,利用阻抗匹配法计算出液氩的粒子速度进而得到液氩的D-u关系曲 线和P-v关系曲线。根据实验数据得到,对于液氩而言,粒子速度在 3. 40km/s上下的实验雨贡纽曲线斜率发生改变,冲击波后粒子速 度高于3. 40km/s时,雨贡纽曲线斜率降低,对应的冲击压力在 30GPa左右。冲击波速度D与粒子速度up近似满足线性关系: D=1. 387+1. 514up (0~30GPa) D=3. 021+1. 022up (30 GPa以上) 这方面的实验数据国内未见报道。 2. 利用多通道瞬态高温计测量了液氩冲击压缩光谱辐亮度历史, 并由此拟合出了液氩的冲击温度,该数据国内尚属首次得到,国 外文献中也未见公开报道。本文测量的冲击压缩终态压力范围为 17. 5-3 3. 2 GPa,相应的冲击温度在4600-11 000K之间。在更高的 冲击温度时,由于体系辐射能量峰值会向短波方向移动,而高温 四)11大学博土学位论文 计的测量范围是位于可见光波段,因此测量误差将很大,本实验 对于更高的冲击温度未做实验测量。 3.利用实验测量的液氖冲击压缩光谱辐亮度历史,本文拟合了对应 于不同波长的液氖的辐射吸收系数和靶板的动态反射率,拟合结果 显示靶板的动态反射率接近1.0,即接近理想反射面,大大超过其 静态反射率,通过实验及理论分析我们认为在较强冲击下液氖辐射 特性几乎是黑体辐射,受冲击压缩层是光学不透明体,因此在本文 实验条件下现有的通过实验测量其辐射亮度历史推论其辐射不透 明度的方法是不可行的。 4.用液体微扰理论计算了液氖的冲击压缩热力学参数,在误差范围内理论 和实验结果符合程度是令人满意的,计算得了exp6有效两体势参数的优化 值,本文这种半经验拟合的方法是合理有效的。本文还将液体微扰理论推广 到多组分体系,通过引入分子离解因子计算了液氮包括相变区的热力学状态 参量,理论计算结果与实验结果符合很好。 5.实验实测信号和实验预估信号之间的差别很小,而本文实验预估是把液 氟样品做初始透明处理的,因此可以推断,未受冲击的液氖样品是光学透明 介质,这一结论目前尚未有资料可查,本文工作给出了这方面的信息,当然 还需其他相关实验的进一步证实。


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