超高速碰撞2A12铝板产生的热辐射演化特征实验研究
发布时间：2021-10-12 14:07
为研究超高速碰撞2A12铝板产生的热辐射演化特征,构建了超高速碰撞产生热辐射的测量系统。采用实验测量与理论计算相结合的方法,得到了相近碰撞速度（约3 km/s）、不同弹丸入射角度（弹道与靶板平面的夹角）下的闪光辐射强度、闪光辐射温度、光谱辐射能量、辐射源面积及发光效率的演化过程。结果表明:闪光辐射强度、闪光辐射温度及光谱辐射能量均呈现急剧上升后缓慢衰减的特征,并且随着弹丸入射角度的增加而减小;在闪光辐射温度达到峰值后辐射源面积继续上升;弹丸入射角度越小发光效率越高,实验中发光效率数量级为10-5。
【文章来源】：发光学报. 2019,40(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
超高速碰撞产生热辐射的演化特征测量系统Fig．1Measuringsystemforevolutionarycharacteristicsofthermalradiationcausedbyhypervelocityimpact
00nm)1303．163．321．143．161．782603．152．321．082．041．843903．21．220．60．80．384实验结果及分析4．1闪光辐射强度、辐射温度演化过程通过实验测量得到了铝弹丸以相近碰撞速度、不同碰撞角度碰撞铝靶产生的闪光辐射强度、闪光辐射温度演化时程曲线。由测量的闪光电压值hexp依据公式(8)计算得到闪光辐射强度，由不同波长对应的闪光辐射强度依据公式(3)计算得到闪光辐射温度。图2为No．1、No．2、No．3实验中四通道波长对应的闪光辐射强度演化时程曲线;图3为No．1、No．2、No．3实验中最强闪光辐射强度对应波长的时程曲线;图4为No．1、No．2、No．3实验不同碰撞角度下的闪光辐射温度时程曲线，实验记录时间为触发后40μs。由图2、图3闪光辐射强度演化曲线可以得出:No．1、No．2、No．3实验中不同波长对应的闪光辐射强度整体演化趋势相同，均呈现快速上升缓慢衰减的特征;随着碰撞角度的增加，闪光辐射强度峰值降低。由图3闪光辐射强度演化曲线经过平滑处理后得到30°、60°、90°碰撞角度下闪光辐射强度达到峰值所需时间分别为1．9，7，13．8μs，衰减到1/2峰值所需时间分别为5．5，12．6，27．9μs。图2不同入射角度及波长对应的闪光辐射强度演化曲线。(a)30°;(b)60°;(c)90°。Fig．2Evolutionarycurvesofflashradiantintensitywithdifferentincidentanglesandwavelength．(a)30°．(b)60°．(c)90°．图3不同入射角度下的闪光辐射强度最大值演化曲线Fig．3Evolutionarycurvesofmaximumflashradiantintensi-tywithdifferentincidentan
378发光学报第40卷当弹丸与靶板碰撞时，在碰撞点附近弹靶材料受到剧烈的冲击压缩瞬间融化并在拉伸波的作用下向外喷溅。当弹丸垂直碰撞靶板时，由于弹丸的阻挡只有少量的喷溅物喷出并产生闪光;而当弹丸倾斜碰撞(小于90°)靶板时，产生的大量喷溅物沿下弹道方向瞬间喷出。因此，碰撞角度越小，闪光辐射温度越高，到达峰值的时间越短。同时，由于超高速碰撞产生的闪光呈现溅射发光的特征，因此闪光辐射强度及闪光辐射温度曲线出现多次尖峰(图4)。图4不同碰撞角度下的闪光辐射温度演化曲线Fig．4Evolutionarycurvesofflashradianttemperaturewithdifferentimpactangles4．2闪光辐射能量演化过程对光谱辐射能量计算采用近似的方法，由测量得到400，500，600，700nm波长对应的闪光辐射强度值分别为I1、I2、I3、I4，将380～480nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I1，480～580nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I2，580～680nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I3，680～780nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I4。由材料的发射率依据公式(4)计算得到光谱辐射能量。图5为单位面积(m2)不同碰撞角度条件下全谱及可见光范围的光谱辐射能量理论值;图6为不同碰撞角度条件下可见光与全谱的光谱辐射能量的比值。结果表明:光谱辐射能量的演化过程与闪光辐射温度基本相同;可见光范围内的光谱辐射能量占全谱辐射能量的比值随温度的升高而增加。图7为由闪光辐射强度计算得到的实际辐射面积范围内闪光辐射能量的测量值。由于实际的辐射源面积远远小于单位面积(m2)，因此实验?
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速碰撞诱发闪光辐射温度的测量及误差分析[J]. 韩雅菲,唐恩凌,贺丽萍,王猛,郭凯,夏瑾,刘淑华,马建军,王睿智,李振波. 发光学报. 2018(05)
[2]超高速碰撞2A12铝板产生闪光辐射的空间演化规律[J]. 唐恩凌,李振波,韩雅菲,王睿智,贺丽萍,刘淑华,王猛,相升海,夏瑾,郭凯,马建军. 发光学报. 2017(07)
[3]超高速撞击2A12铝过程中铝原子的光谱辐射特征[J]. 唐恩凌,徐名扬,张庆明,王猛,相升海,夏瑾,刘淑华,贺丽萍,韩雅菲,郭凯. 发光学报. 2016(08)
[4]Experimental Study on Light Flash Radiant Intensity Generated by Strong Shock 2A12 Aluminum Plate[J]. 唐恩凌,张立佼,张庆明,施晓涵,王猛,王迪,相升海,夏瑾,韩雅菲,徐名扬,吴尽,张爽,袁健飞. Plasma Science and Technology. 2015(07)
[5]强冲击LY12铝靶产生闪光的辐射强度演化特征[J]. 唐恩凌,施晓涵,王猛,相升海,刘淑华,杨明海,张薇,李乐新. 强激光与粒子束. 2014(07)
[6]超高速碰撞可见光谱辐射强度测量技术[J]. 石安华,柳森,黄洁,李毅,韩冬,马平. 实验流体力学. 2007(04)
本文编号：3432727
【文章来源】：发光学报. 2019,40(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
超高速碰撞产生热辐射的演化特征测量系统Fig．1Measuringsystemforevolutionarycharacteristicsofthermalradiationcausedbyhypervelocityimpact
00nm)1303．163．321．143．161．782603．152．321．082．041．843903．21．220．60．80．384实验结果及分析4．1闪光辐射强度、辐射温度演化过程通过实验测量得到了铝弹丸以相近碰撞速度、不同碰撞角度碰撞铝靶产生的闪光辐射强度、闪光辐射温度演化时程曲线。由测量的闪光电压值hexp依据公式(8)计算得到闪光辐射强度，由不同波长对应的闪光辐射强度依据公式(3)计算得到闪光辐射温度。图2为No．1、No．2、No．3实验中四通道波长对应的闪光辐射强度演化时程曲线;图3为No．1、No．2、No．3实验中最强闪光辐射强度对应波长的时程曲线;图4为No．1、No．2、No．3实验不同碰撞角度下的闪光辐射温度时程曲线，实验记录时间为触发后40μs。由图2、图3闪光辐射强度演化曲线可以得出:No．1、No．2、No．3实验中不同波长对应的闪光辐射强度整体演化趋势相同，均呈现快速上升缓慢衰减的特征;随着碰撞角度的增加，闪光辐射强度峰值降低。由图3闪光辐射强度演化曲线经过平滑处理后得到30°、60°、90°碰撞角度下闪光辐射强度达到峰值所需时间分别为1．9，7，13．8μs，衰减到1/2峰值所需时间分别为5．5，12．6，27．9μs。图2不同入射角度及波长对应的闪光辐射强度演化曲线。(a)30°;(b)60°;(c)90°。Fig．2Evolutionarycurvesofflashradiantintensitywithdifferentincidentanglesandwavelength．(a)30°．(b)60°．(c)90°．图3不同入射角度下的闪光辐射强度最大值演化曲线Fig．3Evolutionarycurvesofmaximumflashradiantintensi-tywithdifferentincidentan
378发光学报第40卷当弹丸与靶板碰撞时，在碰撞点附近弹靶材料受到剧烈的冲击压缩瞬间融化并在拉伸波的作用下向外喷溅。当弹丸垂直碰撞靶板时，由于弹丸的阻挡只有少量的喷溅物喷出并产生闪光;而当弹丸倾斜碰撞(小于90°)靶板时，产生的大量喷溅物沿下弹道方向瞬间喷出。因此，碰撞角度越小，闪光辐射温度越高，到达峰值的时间越短。同时，由于超高速碰撞产生的闪光呈现溅射发光的特征，因此闪光辐射强度及闪光辐射温度曲线出现多次尖峰(图4)。图4不同碰撞角度下的闪光辐射温度演化曲线Fig．4Evolutionarycurvesofflashradianttemperaturewithdifferentimpactangles4．2闪光辐射能量演化过程对光谱辐射能量计算采用近似的方法，由测量得到400，500，600，700nm波长对应的闪光辐射强度值分别为I1、I2、I3、I4，将380～480nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I1，480～580nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I2，580～680nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I3，680～780nm范围内波长对应的闪光辐射强度近似为I4。由材料的发射率依据公式(4)计算得到光谱辐射能量。图5为单位面积(m2)不同碰撞角度条件下全谱及可见光范围的光谱辐射能量理论值;图6为不同碰撞角度条件下可见光与全谱的光谱辐射能量的比值。结果表明:光谱辐射能量的演化过程与闪光辐射温度基本相同;可见光范围内的光谱辐射能量占全谱辐射能量的比值随温度的升高而增加。图7为由闪光辐射强度计算得到的实际辐射面积范围内闪光辐射能量的测量值。由于实际的辐射源面积远远小于单位面积(m2)，因此实验?
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速碰撞诱发闪光辐射温度的测量及误差分析[J]. 韩雅菲,唐恩凌,贺丽萍,王猛,郭凯,夏瑾,刘淑华,马建军,王睿智,李振波. 发光学报. 2018(05)
[2]超高速碰撞2A12铝板产生闪光辐射的空间演化规律[J]. 唐恩凌,李振波,韩雅菲,王睿智,贺丽萍,刘淑华,王猛,相升海,夏瑾,郭凯,马建军. 发光学报. 2017(07)
[3]超高速撞击2A12铝过程中铝原子的光谱辐射特征[J]. 唐恩凌,徐名扬,张庆明,王猛,相升海,夏瑾,刘淑华,贺丽萍,韩雅菲,郭凯. 发光学报. 2016(08)
[4]Experimental Study on Light Flash Radiant Intensity Generated by Strong Shock 2A12 Aluminum Plate[J]. 唐恩凌,张立佼,张庆明,施晓涵,王猛,王迪,相升海,夏瑾,韩雅菲,徐名扬,吴尽,张爽,袁健飞. Plasma Science and Technology. 2015(07)
[5]强冲击LY12铝靶产生闪光的辐射强度演化特征[J]. 唐恩凌,施晓涵,王猛,相升海,刘淑华,杨明海,张薇,李乐新. 强激光与粒子束. 2014(07)
[6]超高速碰撞可见光谱辐射强度测量技术[J]. 石安华,柳森,黄洁,李毅,韩冬,马平. 实验流体力学. 2007(04)
本文编号：3432727
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