考虑材料强度的金属丝电爆炸相变特征研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51807050
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The wire-array Z-Pinch has been regarded as one of the most competitive approaches to realize the Inertial Confinement Fusion with the advantages of strong X-ray radiation power and very high transfer efficiency from electromagnetic energy to radiant energy. The stage of electrical explosion of metal wires has critical impact on the stability, quality of imploding and X-ray yield of wire-array Z-Pinch. However, the key theoretical problem of phase transition of the metal wire driven by the pulsed current in the first phase of wire-array Z-Pinch is not fully understood, which limits the investigation on seed mechanism for instability, and greatly restrict the further developments of wire-array Z-Pinch. In this project, the material strength model, describing the elastic-plastic deformation of metallic load, will be coupled to the computational model with “cold-start” conditions of electrical explosion of metal wires. The equation of state is combined with material strength model to describe the response of metal wire to the pulsed current self-consistently. The researches will be focused on the “cold-start” numerical simulation and experimental investigation on phase transition of metal wire from solid to plasma state. Through the studies in this project, the influence of material strength on the phase transition will be illuminated. The research provides a deep insight into the physical process of phase transition and the characteristics of phase transition driven by the pulsed current are to be revealed. These prospective achievements could provide theoretical basis for the investigation on the seed mechanism of the wire-array Z-Pinch.
丝阵Z箍缩具有超强的X射线辐射功率和很高的电磁能-辐射能转换效率,被认为是一种很有竞争力的惯性约束聚变能源的实现途径。金属丝电爆炸阶段对丝阵Z箍缩的稳定性、内爆质量和X射线产额具有重要的影响。然而,人们对脉冲电流驱动金属丝相变这一关键理论问题的认识尚不清晰,限制了对内爆不稳定性种子机制的研究,极大地制约了丝阵Z箍缩的进一步发展。本项目拟在建立的金属丝电爆炸“冷启动”物理数学模型的基础上,耦合能够描述负载弹-塑性形变的材料强度模型,以物态方程结合材料强度模型自洽地描述金属丝对脉冲电流的响应,围绕金属丝从固态到等离子体态的相变开展“冷启动”数值模拟和实验研究。通过本项目的研究,可阐明材料强度对相变过程的影响机理,深入认识金属丝电爆炸相变的物理过程,揭示脉冲电流驱动金属丝相变的特征,为丝阵Z箍缩不稳定性种子机制研究奠定理论基础。

结项摘要

丝阵Z箍缩具有超强的X射线辐射功率和很高的电磁能-辐射能转换效率,被认为是一种很有竞争力的惯性约束聚变能源的实现途径,在核爆X射线模拟、武器物理和天体物理等领域也有重要的应用价值。金属丝电爆炸阶段对丝阵Z箍缩的稳定性、内爆质量和X射线产额具有关键的影响。然而,人们对脉冲电流驱动金属丝相变这一关键理论问题的认识尚不清晰,限制了对内爆不稳定性种子机制的研究,极大地制约了丝阵Z箍缩的进一步发展。本项目在前期研究中建立的金属丝电爆炸“冷启动”物理数学模型的基础上,耦合了能够描述负载弹-塑性形变的材料强度模型,以物态方程结合材料强度模型自洽地描述金属丝对脉冲电流的响应。基于脉冲电流驱动金属丝相变的背景氛围环境,在磁流体力学方程组中加入了能够描述负载等离子体与背景氛围气体相互作用的对流方程,建立了多流体种类、双温金属丝电爆炸“冷启动”物理数学模型。围绕金属丝电爆炸相变开展了“冷启动”数值模拟和实验研究,通过平行双丝电爆炸实验的自发光波形验证了负载等离子体与背景氛围气体相互作用对等离子体融合过程的重要影响,阐明了负载材料强度对相变过程的影响机理,结合金属丝负载从金属态到非金属态的转变,深入认识金属丝从固态、液态、气态到等离子体态相变的物理过程,揭示了脉冲电流驱动金属丝相变的特征。本项目的研究可以更加深入地理解丝阵Z箍缩的物理过程,为推进丝阵Z箍缩不稳定性种子机制的研究奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Equation of state for aluminum in warm dense matter regim
铝在热致密物质区域的状态方程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Kun Wang;Dong Zhang;Zong-qian Shi;Yuan-Jie Shi;Tian-Hao Wang;Yue Zhang
  • 通讯作者:
    Yue Zhang
温稠密铝等离子体物态方程及其电离平衡研究
  • DOI:
    10.7498/aps.69.20191826
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王天浩;王坤;张阅;姜林村
  • 通讯作者:
    姜林村
Evolution of stratification instability seeded by resistive inclusions in electrically exploding wires
电爆炸线中电阻夹杂物引发的分层不稳定性的演化
  • DOI:
    10.1063/5.0044729
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Wang Kun;Zhao Jiancai;Fu Guiling;Shi Zongqian
  • 通讯作者:
    Shi Zongqian
Stratification and filamentation instabilities in the dense core of exploding wires
爆炸金属丝致密核心的分层和丝状不稳定性
  • DOI:
    10.1063/5.0018965
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Wang Kun;Shi Zongqian;Xu Hongfei;Zhao Jiancai
  • 通讯作者:
    Zhao Jiancai
Numerical simulation on the formation and merging of ablation plasma in two exploding aluminum wires
两根爆炸铝丝中烧蚀等离子体形成与合并的数值模拟
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ab8b06
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Kun;Zhang Yue;Jiang Lincun;Wang Tianhao;Shi Zongqian
  • 通讯作者:
    Shi Zongqian

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其他文献

聚光型太阳能热发电系统非均匀辐射能流特性及解决方法的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何雅玲;王坤;杜保存;邱羽;郑章靖;梁奇
  • 通讯作者:
    梁奇
188例行手术治疗的胰腺癌患者临床实验室特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    现代免疫学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李慧明;童林;王坤;高春芳
  • 通讯作者:
    高春芳
基于PCA-ESDA的中国省域旅游经济时空差异分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    经济地理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方叶林;黄震方;王坤;涂玮
  • 通讯作者:
    涂玮
穴位埋线对慢性萎缩性胃炎大鼠胃黏膜及血清炎症 因子表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王坤;李光耀;汪花;唐纯志;黄德裕
  • 通讯作者:
    黄德裕
湿地自然保护区旅游者环境教育感知研究——以盐城丹顶鹤、麋鹿国家自然保护区为例
  • DOI:
    10.5846/stxb201404290856
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄震方;方叶林;涂玮;王坤
  • 通讯作者:
    王坤

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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