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应用于航空领域的金属高性能增材制造技术 被引量:183
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作者 林鑫 黄卫东 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期684-688,658,共5页
金属高性能增材制造技术主要包含以激光立体成形技术为代表的同步送粉(送丝)高能束(激光、电子束、电弧等)熔覆技术和以选区激光熔化技术为代表的粉末床成形技术两个技术方向,可以实现复杂金属构件的无模具、快速、自由实体近净成形,同... 金属高性能增材制造技术主要包含以激光立体成形技术为代表的同步送粉(送丝)高能束(激光、电子束、电弧等)熔覆技术和以选区激光熔化技术为代表的粉末床成形技术两个技术方向,可以实现复杂金属构件的无模具、快速、自由实体近净成形,同时确保成形构件的力学性能优于铸件,接近、甚至与锻件相当。这使得金属高性能增材制造技术成为了航空高性能复杂构件制造的重要技术途径,也为提升先进飞机和航空发动机结构的设计效能,实现功能优先的优化设计创造了重要条件。评述了金属增材制造技术的技术特征及其典型成形件的力学性能,并对目前国内外金属增材制造技术在航空领域的应用现状进行了较为全面的分析,探讨了金属增材制造在航空领域应用所存在的问题,并指出了目前航空领域应用金属增材制造所具有的主要效益。 展开更多
关键词 增材制造 航空 金属 高性能
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托卡马克等离子体物理虚拟仿真实验设计
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作者 肖婷 郑远 +4 位作者 仇志勇 肖湧 盛正卯 殷立明 王业伍 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期152-160,共9页
托卡马克装置是一种磁约束核聚变实验装置,其运行需要超高温、高真空和强磁场环境,建设费用高昂,本科生直接接触和了解磁约束核聚变实验装置和实验运行的机会非常少。该文基于3D建模、动画仿真和数值模拟等技术,高度还原我国托卡马克大... 托卡马克装置是一种磁约束核聚变实验装置,其运行需要超高温、高真空和强磁场环境,建设费用高昂,本科生直接接触和了解磁约束核聚变实验装置和实验运行的机会非常少。该文基于3D建模、动画仿真和数值模拟等技术,高度还原我国托卡马克大科学装置真实的实验场景,设计虚拟仿真实验,实现托卡马克实验装置360°全方位仿真参观展示、磁约束核聚变等离子体物理参数测量、形象化观测等离子体粒子运动轨迹,以及归纳总结实现磁约束的实验条件等教学方案设计。 展开更多
关键词 核聚变 托卡马克 等离子体 虚拟仿真 线上实验
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HL-3托卡马克中性束加热功率影响H模等离子体约束性能的模拟
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作者 王哲 龙婷 +4 位作者 孙爱萍 李佳鲜 王卓 李正吉 李泽宇 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第S2期311-319,共9页
磁约束核聚变能因其燃料丰富、安全环保等特点,有望成为人类社会的终极清洁能源。为实现聚变点火,发生聚变反应的等离子体需要达到足够高的约束水平。本文基于中国环流三号(HL-3)托卡马克磁约束聚变装置的磁位形结构,利用OMFIT集成模拟... 磁约束核聚变能因其燃料丰富、安全环保等特点,有望成为人类社会的终极清洁能源。为实现聚变点火,发生聚变反应的等离子体需要达到足够高的约束水平。本文基于中国环流三号(HL-3)托卡马克磁约束聚变装置的磁位形结构,利用OMFIT集成模拟平台,研究了中性束加热功率对H模等离子体约束性能的影响。模拟研究结果表明,在相同H模台基密度条件下,当中性束加热功率从2 MW增大到4 MW时,等离子体能量约束时间由0.32 s下降为0.20 s(下降约37.5%)。进一步分析发现,中性束加热功率提高时,电子温度梯度所驱动的不稳定性模式的增长率明显增加,电子通道的湍性能量输运增强,从而加热功率提高时电子热储能的增长趋近饱和,导致总的热储能与加热功率的比值减小,因此等离子体的约束时间下降。 展开更多
关键词 磁约束核聚变 托卡马克 中性束加热 H模 等离子体约束
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等离子体对撞过程的混合流体-PIC数值模拟
4
作者 王艺澎 康洞国 +5 位作者 刘庆康 张旭 林伟胜 孟凡琦 罗慧 蔡洪波 《计算物理》 北大核心 2025年第4期407-415,共9页
基于准一维平板内爆模型,利用混合流体-PIC程序ASCENT-H与一维流体力学程序MULTI-IFE,对比研究两团等离子体的对撞过程。混合流体-PIC模拟表明存在显著离子对穿现象,且离子速度分布偏离热平衡状态;延长了动能转化时间,影响对撞过程中的... 基于准一维平板内爆模型,利用混合流体-PIC程序ASCENT-H与一维流体力学程序MULTI-IFE,对比研究两团等离子体的对撞过程。混合流体-PIC模拟表明存在显著离子对穿现象,且离子速度分布偏离热平衡状态;延长了动能转化时间,影响对撞过程中的能量转化和温度分布。相应地,离子温度峰值较流体模拟低、空间分布出现更大展宽。此外,还探讨壳层速度不对称性对等离子体对撞后温度密度状态的影响。本工作深化了对ICF内爆过程和点火热斑形成过程的理解。 展开更多
关键词 内爆减速阶段 对穿效应 混合流体-PIC建模
原文传递
用人工神经网络预测HL-2A等离子体放电破裂 被引量:1
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作者 马瑞 王爱科 王灏 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期37-41,共5页
使用人工神经网络(ANN)对HL-2A装置破裂放电进行了离线预测研究。采用了两种方法训练网络,一种方法是采用原始实验数据作为网络输入训练网络,另一种是把训练样本中的Mirnov原始实验信号进行预处理,目的是突出Mirnov原始信号隐含的破裂... 使用人工神经网络(ANN)对HL-2A装置破裂放电进行了离线预测研究。采用了两种方法训练网络,一种方法是采用原始实验数据作为网络输入训练网络,另一种是把训练样本中的Mirnov原始实验信号进行预处理,目的是突出Mirnov原始信号隐含的破裂信息。比较这两种方法,结果表明第二种方法获得的网络对破裂放电能够做出更加准确的预测。 展开更多
关键词 神经网络 放电破裂 预测
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托卡马克等离子体破裂的缓解和预报研究
6
作者 郑永真 邱银 +2 位作者 张鹏 杨青魏 黄渊 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期104-110,共7页
HL-2A和HL-1M装置采用了激光吹气注入高Z杂质来缓减大破裂中的等离子体电流衰竭,并给出了初步实验结果。在HL-2A装置上建立了利用MHD扰动的参量预报放电破裂先兆的报警系统,研制了MHD实时检测与处理系统,实现了放电破裂先兆的预报、快... HL-2A和HL-1M装置采用了激光吹气注入高Z杂质来缓减大破裂中的等离子体电流衰竭,并给出了初步实验结果。在HL-2A装置上建立了利用MHD扰动的参量预报放电破裂先兆的报警系统,研制了MHD实时检测与处理系统,实现了放电破裂先兆的预报、快速触发激光吹气、形成阻性高辐射等离子体、消耗热能和磁能,缓减大破裂。实验证明,这是一种使得大型聚变实验装置在放电破裂之前显著减少等离子体中热能和磁能,而且能安全终止放电的简单、快速和有效的途径。 展开更多
关键词 高Z杂质 破裂 等离子体终止 激光吹气
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托卡马克等离子体粒子输运方程的半解析研究
7
作者 石秉仁 龙永兴 李继全 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期65-72,共8页
在输运算子为线性算子的条件下 ,对托卡马克等离子体粒子输运方程的求解进行了系统的分析。粒子输运由向外扩散和向内对流构成。给出了用格林函数表示的普遍解和相应的 Sturm-Liouville本征函数及本征值。对粒子源处在边界附近 (浅加料 ... 在输运算子为线性算子的条件下 ,对托卡马克等离子体粒子输运方程的求解进行了系统的分析。粒子输运由向外扩散和向内对流构成。给出了用格林函数表示的普遍解和相应的 Sturm-Liouville本征函数及本征值。对粒子源处在边界附近 (浅加料 )的情形 ,通过解的互补性关系 ,可以获得品质好的广义傅里叶展开。从解的一般性质看出 ,在器壁再循环很小时 ,由第一个本征函数描述的粒子密度剖面对应于较高的峰化因子。对于瞬间内部点源产生的密度剖面演化 。 展开更多
关键词 粒子输运 互补性 托卡马克等离子体
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ITG模在托卡马克等离子体反常输运中的作用
8
作者 李伟军 龚学余 +1 位作者 杜丹 陈铀 《湖南文理学院学报(自然科学版)》 CAS 2011年第4期34-36,41,共4页
依据一种基于流体近似理论构建的简化模型,模拟计算了JET装置中的等离子体输运过程,考察讨论了离子温度梯度(ITG)模在反常输运过程的作用.计算结果表明,在低约束状态下离子的密度梯度整体平缓,反常输运由ITG模主导;当辅助加热功率增大... 依据一种基于流体近似理论构建的简化模型,模拟计算了JET装置中的等离子体输运过程,考察讨论了离子温度梯度(ITG)模在反常输运过程的作用.计算结果表明,在低约束状态下离子的密度梯度整体平缓,反常输运由ITG模主导;当辅助加热功率增大到一定阈值后,在等离子体边缘将产生陡峭的密度梯度,这使ITG模在边缘区域受到强烈的抑制. 展开更多
关键词 ITG模 托卡马克等离子体 反常输运
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HL-1M装置弹丸和分子束加料的粒子输运研究
9
作者 郦文忠 郑永真 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期111-116,共6页
研究了HL 1M装置上弹丸和分子束加料的粒子输运。在研究粒子输运时拟合了粒子源分布,利用调制送气模型研究了分子束送气时的粒子输运。由弹丸注入后较长时间内密度的自然衰减研究了粒子输运,给出了一种简单的研究弹丸注入后粒子输运的... 研究了HL 1M装置上弹丸和分子束加料的粒子输运。在研究粒子输运时拟合了粒子源分布,利用调制送气模型研究了分子束送气时的粒子输运。由弹丸注入后较长时间内密度的自然衰减研究了粒子输运,给出了一种简单的研究弹丸注入后粒子输运的方法。计算表明,分子束和弹丸注入改善了等离子体的粒子输运特性。将计算结果与实验测量进行了比较。 展开更多
关键词 HL-1M装置 弹丸注入 粒子输运 分子束送气 磁约束聚变
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粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响
10
作者 马志为 邱孝明 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1989年第2期65-72,112,共9页
本文研究粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响。利用准环坐标将具有标量电阻率和粘滞系数的MHD方程简化为一组无量纲的非线性方程。并对这组方程采用二步交替隐式差分格式进行数值计算。结果给出了2/1模的演变过程对无量纲粘滞系数的依赖... 本文研究粘滞效应对非线性电阻撕裂模的影响。利用准环坐标将具有标量电阻率和粘滞系数的MHD方程简化为一组无量纲的非线性方程。并对这组方程采用二步交替隐式差分格式进行数值计算。结果给出了2/1模的演变过程对无量纲粘滞系数的依赖关系和电流密度的分布。发现粘滞效应对饱和磁岛宽度的修正大约为5%(此时R=10^(-5)),同时发现由于粘滞效应的引入导致电流分布在奇异面附近的涨落明显减小。 展开更多
关键词 撕裂模 粘滞效应 磁岛 等离子体
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粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用 被引量:12
11
作者 陈民 盛政明 +2 位作者 郑君 马燕云 张杰 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期43-50,共8页
介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAP1D中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量达GeV... 介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAP1D中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量达GeV的长距离激光尾波场加速问题,程序采用移动窗口技术,使得模拟尺度可以达到厘米量级.同时介绍了利用KLAP程序得到的有关THz辐射、激光与中性气体相互作用中的脉冲及离化波前演化、激光固体靶作用中表面电子加速及激光尾波场加速的研究实例. 展开更多
关键词 粒子模拟 等离子体 超短超强激光 并行计算 移动窗口
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中子半影成像的数值模拟 被引量:9
12
作者 赵宗清 丁永坤 +3 位作者 刘东剑 唐昶环 温树槐 蒲以康 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1203-1207,共5页
半影成像具有灵敏度高的特点,该技术是未来惯性约束聚变(ICF)中子成像的主要技术路线。基于中子半影成像的基本要求,利用蒙特卡罗方法,采用偏移抽样法和面通量的体通量替代技巧,模拟中子在半影成像系统中的输运,得到2维图像,并通过图像... 半影成像具有灵敏度高的特点,该技术是未来惯性约束聚变(ICF)中子成像的主要技术路线。基于中子半影成像的基本要求,利用蒙特卡罗方法,采用偏移抽样法和面通量的体通量替代技巧,模拟中子在半影成像系统中的输运,得到2维图像,并通过图像重建程序得到重建的源区图像。利用模拟结果,对编码孔屏蔽材料的选择和外径设计进行了初步优化,最终选择5 cm厚的钨屏蔽材料,其编码孔外径为1 cm。 展开更多
关键词 半影成像 MCNP程序 编码孔 中子
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快点火锥壳靶压缩对称性及燃料分布测量实验研究 被引量:6
13
作者 周维民 谷渝秋 +3 位作者 单连强 刘红杰 刘东晓 张保汉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3135-3138,共4页
快点火激光惯性约束聚变将压缩与点火过程分开,与中心点火方式相比,大大放宽了对压缩对称性和能量的要求,是国际惯性约束聚变研究的热点方向。在神光Ⅱ装置上开展的快点火锥壳靶预压缩实验中,背光分幅图像显示导引锥及输运丝对靶丸预压... 快点火激光惯性约束聚变将压缩与点火过程分开,与中心点火方式相比,大大放宽了对压缩对称性和能量的要求,是国际惯性约束聚变研究的热点方向。在神光Ⅱ装置上开展的快点火锥壳靶预压缩实验中,背光分幅图像显示导引锥及输运丝对靶丸预压缩过程无明显影响,实验结果与一维数值模拟结果吻合也证明了该结论;实验中通过调节导引锥尺寸和相对靶丸的位置,可保证最大压缩时刻导引锥保存完好,这对超热电子的输运以及能量沉积是至关重要的。 展开更多
关键词 快点火 锥壳靶 预压缩 对称性 密度测量
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冷冻靶制备中温度控制数值模拟 被引量:6
14
作者 杨晓虎 徐涵 +2 位作者 田成林 银燕 卓红斌 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期842-846,共5页
在二维轴对称模型下,以及惯性约束核聚变冷冻靶制备的温度控制过程中,利用计算流体力学程序Fluent,对聚变腔内的温度场变化进行模拟。研究了腔内气体的自然对流效应对冷冻靶温度分布的影响,模拟了通过在冷却环上施加一正弦振荡的温度场... 在二维轴对称模型下,以及惯性约束核聚变冷冻靶制备的温度控制过程中,利用计算流体力学程序Fluent,对聚变腔内的温度场变化进行模拟。研究了腔内气体的自然对流效应对冷冻靶温度分布的影响,模拟了通过在冷却环上施加一正弦振荡的温度场来降低冷冻靶内表面粗糙度的过程,给出了动态快速冷冻方法中的靶温度随冷却环温度的变化过程。 展开更多
关键词 惯性约束核聚变 冷冻靶 自然对流 正弦振荡 动态快速冷冻
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两种电子温度等离子体系统中的电子束流不稳定性
15
作者 路兴强 谢安平 +1 位作者 袁曼 李克华 《南华大学学报(自然科学版)》 2010年第4期1-4,共4页
在一个包含两种不同温度电子的等离子系统中,用一维全粒子模拟模型研究电子束流不稳定性.在模拟模型中,考虑了离子与电子的实际质量比与将离子看成是静止不动的背景离子相比,在一维全粒子模拟中噪声要低,并且由于离子的原因电子束流不... 在一个包含两种不同温度电子的等离子系统中,用一维全粒子模拟模型研究电子束流不稳定性.在模拟模型中,考虑了离子与电子的实际质量比与将离子看成是静止不动的背景离子相比,在一维全粒子模拟中噪声要低,并且由于离子的原因电子束流不稳定性变弱.由于电子速度分布出现的平台和一维全粒子模拟模型中电子洞的形成使得孤波产生,在模拟中该孤波沿着电子束流的反方向传播. 展开更多
关键词 电子束 静电波 粒子模拟
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皮秒激光在激光状态方程靶制备中的应用 被引量:6
16
作者 叶君建 谢志勇 +3 位作者 黄秀光 方智恒 舒桦 傅思祖 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期110-114,共5页
介绍了激光状态方程靶中金属薄膜台阶的切割方法。采用皮秒激光加工技术切割了宽度百μm量级的金属薄膜台阶,研究了金属薄膜台阶宽度控制的方法,讨论了切割过程中产生热效应的因素,优化了激光加工参数。实验加工中,采用加工的参数:功率... 介绍了激光状态方程靶中金属薄膜台阶的切割方法。采用皮秒激光加工技术切割了宽度百μm量级的金属薄膜台阶,研究了金属薄膜台阶宽度控制的方法,讨论了切割过程中产生热效应的因素,优化了激光加工参数。实验加工中,采用加工的参数:功率为0.5W,脉宽10ps,波长355nm,扫描速率为100mm/s,获得了宽度400μm和120μm的金属薄膜。测量结果表明,金属薄膜的宽度能精确控制,切割后金属薄膜表面质量能保持切割前的质量。 展开更多
关键词 状态方程 薄膜 皮秒激光
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点火黑腔二维模拟设计 被引量:8
17
作者 李欣 吴畅书 +5 位作者 邹士阳 赵益清 李敬宏 古培俊 郑无敌 裴文兵 《计算物理》 CSCD 北大核心 2013年第3期371-378,共8页
基于二维激光靶耦合流体力学程序,研究设计惯性约束聚变间接驱动点火黑腔的方法.提出先调控X射线驱动温度再调控辐照均匀性的设计顺序.给出总激光功率(特别是主脉冲激光功率)的设计方法.模拟表明,填充气体密度的上限受到槽脉冲P2辐照不... 基于二维激光靶耦合流体力学程序,研究设计惯性约束聚变间接驱动点火黑腔的方法.提出先调控X射线驱动温度再调控辐照均匀性的设计顺序.给出总激光功率(特别是主脉冲激光功率)的设计方法.模拟表明,填充气体密度的上限受到槽脉冲P2辐照不均匀性的限制.另外,增加腔长可以抑制靶丸烧蚀层物质的膨胀.最后给出点火黑腔二维设计结果. 展开更多
关键词 间接驱动惯性约束聚变 点火靶黑腔 二维设计 激光传输
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辐射驱动冲击波速度被动式测量 被引量:5
18
作者 王哲斌 蒋小华 +10 位作者 李三伟 张惠鸽 况龙钰 王传珂 刘永刚 于瑞珍 彭晓世 杨冬 章欢 李志超 张继彦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期375-380,共6页
在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上采用了辐射驱动冲击波速度被动式测量技术,对冲击波发光图像信噪比进行了理论分析和实验研究,结果表明:靶室内杂散光比冲击波信号至少强4个量级以上,是影响信噪比的关键因素。据此提出了信噪比控制技术,通过... 在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上采用了辐射驱动冲击波速度被动式测量技术,对冲击波发光图像信噪比进行了理论分析和实验研究,结果表明:靶室内杂散光比冲击波信号至少强4个量级以上,是影响信噪比的关键因素。据此提出了信噪比控制技术,通过电磁屏蔽优化,采用了基于光触发的快时间分辨测量技术,提高了冲击波速度测量精度。基于冲击波测量辐射温度,对辐射驱动冲击波速度被动式测量技术进行了考核。实验测量的冲击波发光图像清晰,数据信噪比及冲击波速度和物理预期一致,验证了技术的可靠性。 展开更多
关键词 激光聚变 冲击波发光图像 冲击波速度测量 光学条纹相机
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圆柱形霍尔推力器的内磁极刻蚀研究 被引量:8
19
作者 赵杰 唐德礼 耿少飞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期690-694,共5页
由实验后的圆柱形霍尔推力器来看,内磁极刻蚀是影响霍尔推力器寿命以及效率的主要因素之一。主要结合实验结果,从理论上分析刻蚀以及刻蚀形貌形成的原因。并利用PIC粒子模拟跟踪离子的轨迹来解释内磁极的刻蚀问题。结果表明:推力器的工... 由实验后的圆柱形霍尔推力器来看,内磁极刻蚀是影响霍尔推力器寿命以及效率的主要因素之一。主要结合实验结果,从理论上分析刻蚀以及刻蚀形貌形成的原因。并利用PIC粒子模拟跟踪离子的轨迹来解释内磁极的刻蚀问题。结果表明:推力器的工作状态、电磁场位形是影响内磁极刻蚀及刻蚀形貌的主要因素。最后针对刻蚀原因提出了相应的减小刻蚀的方法,并比较了各种方法所起的作用。 展开更多
关键词 圆柱形霍尔推力器 内磁极 刻蚀 电磁场 等离子体 PIC
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短脉冲强激光在次临界密度等离子体中的传播 被引量:8
20
作者 熊晗 刘三秋 +1 位作者 廖晶晶 刘笑兰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期272-274,284,共4页
为了更完善地研究强的短脉冲激光在次临界密度冷等离子体中传播时的自聚焦现象,采用了包括洛伦兹项和牵连项的更为完整的有质动力形式。通过理论推导可知,牵连项的加入对自聚焦有一定的影响,使得产生自聚焦的非线性效应更强。同时也考... 为了更完善地研究强的短脉冲激光在次临界密度冷等离子体中传播时的自聚焦现象,采用了包括洛伦兹项和牵连项的更为完整的有质动力形式。通过理论推导可知,牵连项的加入对自聚焦有一定的影响,使得产生自聚焦的非线性效应更强。同时也考虑到在激光达到一定强度的时候,需要计入相对论效应。结果表明,相对论效应的计入虽然增强了体系的非线性度,但与长脉冲激光中的相对论自聚焦效应不一样的是,它减弱了非线性效应对自聚焦的影响。 展开更多
关键词 激光物理 有质动力 理论推导 自聚焦
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