螺线管型爆磁压缩发生器是一种可以在很短的时间内达到极高能量与极大功率的具有军民两用前景的强辐射装置。为了在一定的负载之下得到最大限度的能量增益,必须从理论上探讨研究螺线型爆磁压缩发生器获得较高能量增益的两个主要影响因素-金属套筒的非线性动力学膨胀过程和磁通压缩中的非线性磁扩散过程及其影响。主要研究内容包括:a.爆轰过程中爆炸管的动力学描述过程, 以及其简化物理模型的建立;b.固定线圈中线圈电流产生的磁场在金属套筒内和在自身线圈中的非线性磁扩散过程,机理及其影响;c.金属套筒在外场(来自管内高性能炸药在爆炸时产生的爆轰力场以及来自金属套筒和线圈中建立的磁场)中的运动学描述与动力学过程;d.磁通压缩过程中爆轰压与磁压相互作用与竞争机制。通过这些研究,不仅从理论上可进一步揭示螺线管型爆磁压缩发生器的内在物理机制,还有助于给实验设计提供关键技术指标与参数,达到缩短实验周期,减少实验成本,优化设计。
螺线型爆磁压缩发生器(HMFCG)是一种具有军民两用广阔前景的高新技术。由于关系到潜在的重要军事应用前景,很难通过公开渠道获得具有重要参考价值的文献资料。随着我国现代化的发展进程,迫切需要对HMFCG进行深入的理论研究。本项目的主要目的是通过物理分析,建立HMFCG简化的动力学方程组,研究其动力学过程及主要的相互作用机制,探讨提高能量增益的途径。在对爆轰驱动过程的研究中,通过对Gurney理论的分析与修正,导出的结果不光能够反映出重要的动力学行为,还能改善与实验的比较;在对磁扩散过程的研究中,发展了一套近似解析的理论方法,深化了对磁扩散问题的认识,推导出了能够覆盖包括高频率以及低频率的较大范围的趋肤深度公式;对磁通压缩过程,研究了爆轰压与磁压的竞争机制,模拟出了影响能量增益的二维效应,提出了利用爆轰波端头固壁反射机制来提高能量增益的途径;我们还根据第一原理,推导出了带有内置套筒的螺线管的电感计算公式,不光提高了与实验比较的精确性,还从理论上解决了自洽性问题。本项目除了对HMFCG的理论研究取得了显著的进展外,同时还在十五期间xx国防重点项目的实施完成过程中发挥了一定的作用。