线面结合VISAR技术及其在爆轰驱动中的应用研究

摘要

激光干涉测速技术具有高时间分辨、高测量精度以及非接触测量等优点，已成为冲击与爆轰物理实验中的标准测试手段之一。特别是能够测量任意表面的干涉仪(VISAR)，可谓近几十年来发展起来的最重要的波剖面测试技术。
　　随着冲击与爆轰物理的研究从宏观的、唯象的向着微介观的、本质的方向展开，要求测试技术能够对空间细节进行分辨，引发了对成像型VISAR的需求。
　　本文回顾了激光干涉测速技术的理论背景及现有时空分辨测试系统的发展状况，在现有线成像VISAR的基础上，对线-面结合型VISAR的实现方式、光路结构、仪器指标进行了探讨，并重点研究了数据处理方法——傅里叶变换法，给出了系统误差的产生原因及应对措施。
　　然后将线一面结合成像型VISAR应用于点爆散心爆轰产物驱动飞片运动的实验测试中。其中，在点爆驱动平面飞片的实验中，观察到了速度一时间曲面在空间上存在一个横波结构，但其具体成因有待进一步考证;在点爆驱动带锯齿形沟槽的飞片中，观察到飞片表面的不均匀性体现在了速度剖面上。
　　最后，应用显式有限元软件LS-DYNA对点爆驱动平面飞片和带锯齿形沟槽飞片的实验进行了数值模拟，前者的数值模拟结果与实验结果一致性较好;后者的数值模拟结果在特征上与实验测试结果吻合，但数值上存在差异，推断是实验中飞片偏离了中心轴线所致。
　　本论文的研究结果表明将线一面成像VISAR应用于点爆驱动实验测试是成功的，证明这套系统能够用于表面存在不均匀结构的样品的速度测量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要内容

参考文献

第二章 激光干涉测速技术

2．1 激光干涉测速技术基本原理

2．1．1 光的多普勒效应

2．1．2 光混频技术

2．1．3 激光干涉测速仪

2．2 时空分辨测试系统

2．2．1 多点VISAR

2．2．2 阵列DPS

2．2．3 线成像VISAR

2．2．4 面成像VISAR

2．3 线-面结合成像型VISAR系统

2．3．1 光输入系统

2．3．2 干涉腔

2．3．3 成像记录系统

2．3．4 线-面结合成像型VISAR的技术指标

2．4 数据处理方法

2．4．1 推-挽信号处理法

2．4．2 傅里叶变换法

2．4．3 数据处理方法的验证

2．4．4 误差分析

参考文献

第三章 点爆散心爆轰产物驱动飞片实验

3．1 引言

3．2 实验加载装置

3．3 飞片速度理论预估

3．4 炸药点起爆驱动平面飞片实验及测量结果分析

3．5 炸药点起爆驱动带沟槽飞片实验及测量结果分析

参考文献

第四章 实验结果的数值模拟

4．1 LS-DYNA程序简介

4．2 数值方法

4．2．1 拉格朗日方法和欧拉方法

4．2．2 ALE方法基本理论

4．2．3 ALE描述下的随体导数

4．2．4 ALE方法描述的流体控制方程

4．2．5 ALE控制方程的求解

4．2．6 流固耦合

4．3 材料模型

4．3．1 炸药材料模型

4．3．2 金属材料模型

4．4 点爆驱动平面飞片的数值模拟

4．5 点爆驱动带沟槽飞片的数值模拟

参考文献

第五章 全文总结

5．1 本文主要工作进展与成果

5．2 下一步工作展望

致谢