利用阻抗梯度法实现准等熵压缩的数值模拟

【摘要】：本文利用一维有限差分程序对阻抗梯度飞片击靶的准等熵压缩过程进行了数值模拟,以钨为标准材料计算了飞片层数、阻抗分布指数、击靶速度、靶厚等因素对准等熵效果的影响。经计算飞片的制作在十层以下为宜,阻抗分布指数在2左右效果最好;击靶速度和靶厚要相互匹配,当速度较低时靶厚的选择范围相对较大,速度较高时靶不能太厚,在条件允许的情况下速度越低越好。最后提出了对飞片结构进行优化设计的基本思想并设计了一个飞片。 利用自编程序计算了压缩过程的熵增。经计算飞片速度为4km/s时,钨在准等熵压缩下的总熵增约为冲击压缩到同一压力下熵增的20%,并且熵增主要是由第一次冲击压缩产生的,占总熵增的95%,以后过程的熵增变化很小,这说明第一次的冲击熵增对总熵增起决定性作用,也说明模型的准等熵性是比较好的。 计算了准等熵加载下材料屈服强度的变化并与文献上冲击加载下的屈服强度进行了对比,结果为准等熵加载下材料的屈服强度明显大于冲击加载下的屈服强度,这说明材料强度的变化与加载速率有关。 计算的速度波形与实验波形的初始跳跃速度、最大速度及波阵面展宽时间都吻合的比较好,这说明这种数值模拟方法是可靠的。