基于水下脉冲放电的冲击波聚焦实验研究

冲击波的聚焦可以在聚焦区域形成局部较高的压力.基于能产生较强冲击波的水中脉冲放电声源和具有会聚作用的旋转椭球面反射罩建立了水下冲击波聚焦系统,开展了水下冲击波聚焦的实验研究,分析了水下冲击波的聚焦过程.对压力历史、轴线上的压力分布及峰值压力进行了分析,研究了旋转椭球面反射罩的聚焦特性.实验发现聚焦区域会产生负压,并导致局部空化.基于冲击动力学理论对这一现象进行了分析.实验结果表明,水下冲击波聚焦系统具有显著的聚焦效果.     

快速傅立叶变换用于Fokker-Planck-Landau方程的数值求解

利用谱方法和FFT技术对Fokker-Planck-Landau方程进行了数值求解,研究了均匀空间条件下粒子在速度空间的分布函数随时间的演化。数值计算表明,所用计算方法能够很好地满足质量、动量和能量守恒要求,计算速度与有限差分方法相比大大加快。     

MgSO4弛豫吸收对水下强声波脉冲传播的影响分析

对水下等离子体放电强声波脉冲实验测量波形进行FFT变换发现,其能量主要集中在100kHz以下的频段内,在这个频段内,海水中存在的一种盐类——MgSO4(硫酸镁)化学弛豫会造成声波的逾量吸收.本文从包含海水中MgSO4弛豫吸收的修正物质状态方程出发,推导了强声波脉冲传播的新的波动方程,并结合具体的数值算法,对强声波脉冲的传播进行了数值模拟,分析了MgSO4弛豫吸收对脉冲波形的传播及频谱的影响.研究表明,MgSO4弛豫吸收对陡峭的冲击脉冲波形具有平滑和展宽作用,使得脉冲的能量更靠近低频.这种效应与球面波阵面的几何扩散相结合,造成了强声波脉冲能量的逾量损失.