WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

=. (23) P - f z Из определения параметра следует, что -1 =. 1 P0 1/ = d + 1, Поскольку зависимость давления от времени известна - P f ( ) из решения дифференциального уравнения (19), параметр является заданной функцией времени, что h позволяет численно взять интеграл в правой части f (p) = f (pz ) dz. (27) 0 формулы (23). С помощью соотношения (23) из уравh нений (14) и (16) несложно получить плотность и 6 Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 82 А.А. Пикулев Распределение фактора энерговклада для однородного распределения плотности газа представлено на рис. (кривая 1). На рис. 3 представлены зависимости средней плотности в активном объеме от давления. Для сравнения на рисунке также приведены результаты расчетов для приближения малого энерговклада. Из рисунка видно, что наличие буферного объема приводит к существенному уменьшению плотности в активном объеме с повышением давления: при увеличении давления в пять раз средняя плотность в активном объеме для = 0.падает приблизительно на 20%, для = 0.6 — в два раза, а для = 0.4 — более чем в четыре раза.

На рис. 4 приведены смещения жидких частиц в направлении оси 0z в зависимости от их начального Рис. 2. Распределение фактора энерговклада в направлении оси 0z для параметра = 0.4 (у кривых — значения давления в a. u.).

Из формул (26), (27) видно, что фактор энерговклада и плотность в лагранжевых координатах зависят только от давления газа (кроме этого, конечно, от параметра, показателя адиабаты и начального распределения фактора энерговклада, т. е. от величин, которые являются неизменными в процессе накачки). Поскольку смещение жидких частиц в наравлении оси 0z тоже зависит только от давления (формула (24)), получаем, что и в эйлеровых координатах фактор энерговклада и плотность зависят только от давления. Учитывая, что давление является термодинамическим параметРис. 3. Зависимость средней плотности в активном объеме от ром, наиболее легко измеряемым экспериментально, давления для нескольких значений параметра = 0.8 (1, 1 );

результаты расчетов плотности и фактора энерговклада 0.6 (2, 2 ); 0.4 (3, 3 ) (штрихи у цифр расставлены для приблиудобнее всего представлять в виде параметрических жения малого энерговклада).

зависимостей от давления. Это правило не относится к составляющим скорости газа, которые, как это видно из соотношений (13), (21), зависят также от формы и абсолютной величины импульса накачки.

В качестве иллюстрации в данном разделе приведены модельные расчеты распределения плотности газа в зависимости от давления для нескольких значений параметра : 1, 0.8, 0.6 и 0.4. В расчетах предполагалось, что кювета заполнена инертным газом ( = 1.67), в котором пробег среднего осколка деления в два раза превосходит поперечный размер кюветы, т. е. R0 = 2h. При h = 1cm это соотношение выполняется для гелия при начальном давлении 7 atm, неона — 1.8 atm, аргона — 1.2 atm и ксенона — 0.65 atm [11]. На нижнюю пластину, совпадающую с плоскостью z = 0, нанесен слой металлического урана-235 с толщиной 3 µm, поверх которого нанесена защитная алюминиевая пленка толщиной 0.038 µm (эти параметры типичны для энерговыделяющих элементов, используемых в лазерных и люминесцентных кюветах с ядерной накачкой). Вычисление фактора энерговклада Рис. 4. Смещение жидких частиц в направлении оси 0z в запроводилось в приближении квадратичного закона тор- висимости от давления для параметра = 0.4: z /h = 0.2 (1), можения осколков деления по формуле (12). 0.4 (2), 0.6 (3), 0.8 (4).

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Особенности газодинамики лазерных и люминесцентных кювет... Рис. 5. Распределение относительной плотности газа в зависимости от давления для нескольких значений параметра = 1 (a), 0.8 (b), 0.6 (c), 0.4 (d). Средняя плотность в активном объеме 1, z /h = 0 (2), 0.25 (3), 0.5 (4), 0.75 (5), z /h = 1 (6).

положения для = 0.4. С повышением давления жидкие без буферного объема, как это следует из формул (25), с частицы сначала быстро смещаются от пластины с увеличением до бесконечности движение жидких частиц делящимся материалом, что происходит приблизительно прекращается и распределение плотности в лагранжедо относительного давления 2.5. При дальнейшем уве- вых координатах становится обратно пропорциональным личении давления жидкие частицы начинают двигаться распределению фактора энерговклада [1].

в обратном направлении. Такое поведение связано с При наличии буферного объема на распределение выравниванием профиля энерговклада при увеличении плотности оказывают влияние два различных процесдавления (рис. 2). са: уменьшение средней плотности в активном объеме Распределение относительной плотности в активном за счет вытекания газа в буфер и перераспределение объеме в зависимости от давления для четырех зна- плотности газа в поперечном к пластинам с делящимся чений параметра = 1, 0.8, 0.6 и 0.4 представлено на материалом направлении. В нижней половине кюветы рис. 5. Жирной линией на рисунке обозначена средняя 0 < z < 0.5 (область расширения) влияние этих проплотность в активном объеме (кривая 1). Из рисунка цессов складывается, что приводит к более быстрому видно, что внутренняя область кюветы в направлении уменьшению плотности газа в этой области по сравнеоси 0z может быть разделена на две области: область, нию со случаем = 1. С другой стороны, в верхней где плотность ниже средней, и область, где плотность половине кюветы 0.5 < z < 1 (область сжатия) эти выше среднего значения, причем положение границы процессы являются конкурирующими: сначала может приблизительно совпадает с серединой кюветы z = 0.5 и наблюдаться (при определенных условиях) сжатие газа, слабо зависит от давления (зависимость от давления свя- которое при увеличении давления обязательно сменяетзана с ненулевым смещением жидких частиц). Для кювет ся расширением (рис. 5).

6 Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 84 А.А. Пикулев Заключение Проведенное в данной работе исследование показало, что наличие буферного объема в лазерных и люминесцентных кюветах с ядерной накачкой оказывает существенное влияние на газодинамические процессы, происходящие в кюветах. Основным эффектом является вытекание газа из активного объема в буфер во время импульса накачки, что приводит к уменьшению средней плотности газа в активном объеме, выравниванию профиля и уменьшению абсолютного значения энерговклада.

Предложенная модель является обобщением одномерной модели газодинамики в кюветах плоской геометрии [1] и является справедливой при любых значениях вложенной энергии в активную среду. Это позволяет использовать данную модель для оценочных расчетов газотермодинамических и оптических параметров в лазерных и люминесцентных кюветах с накачкой осколками деления урана при высоких значениях вложенной энергии.

Список литературы [1] Torczynski J.R. // J. Fluid Mech. 1989. Vol. 201. P. 167–188.

[2] Sinyanskii A.A., Melnikov S.P. // Proc. SPIE. 1998. Vol. 3686.

P. 43–55.

[3] Матьев В.Ю., Боровков В.В., Мельников С.П. // ЖТФ.

2001. Т. 71. № 1. С. 79–85.

[4] Боровков В.В., Лажинцев Б.В., Мельников С.П., Мочкаев И.Н., Нор-Аревян В.А., Синянский А.А., Федоров Г.И. // Изв. Академии наук СССР. Сер. физ. 1990. Т. 54. № 10.

С. 2009–2015.

[5] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.

[6] Пикулев А.А. // Тр. III Междунар. конф. „Проблемы лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы“.

Снежинск, 2003. С. 307–315.

[7] Матье В.Ю. // Тр. II Междунар. конф. „Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой“. Арзамас-16, 1995. Т. 1. С. 410–420.

[8] Матье В.Ю. // Тр. отраслевой конференции „Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой“. Обнинск, 1993. Т. 2. С. 79–88.

[9] Ландау Л.Д., Ливашиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI.

Гидродинамика. М.: Наука, 1988.

[10] Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.:

ГФМЛ. 1989. 432 с.

[11] Казазян В.Т., Литвиенко Б.А., Рогинец Л.П., Савушкин И.А. Физические основы использования кинетической энергии осколков деления в радиационной химии. Минск:

Наука и техника. 1972. 248 с.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.