张葆青 邵文普

（中国工程物理研究院流体物理研究所，绵阳 621000）

研究物质在变加速运动中的物理状态是科学研究中的典型问题。例如，通过液滴在变加速高速运动过程中的破碎、雾化等现象，研究气液界面的失稳和多相流体的湍流混合，在超音速雨滴侵蚀、激波抛洒、超燃冲压发动机燃烧稳定性、多相混合物的燃烧和爆炸以及液体雾化等等方面具有重要应用[1-4]。

研究该物理过程需要使液滴处于一种能够实现加速度瞬时改变的高速运动装置。该装置要求负载为10 kg的条件下，加速度能够维持不低于5g的加速度，且能瞬时切换为加速度为-5g的减速运动。由于空间的限制，该装置的行程位移不得超过1.5 m。现有机械装备中，暂未找到能够完成该过程的装置。本文利用直线电机作为驱动源，实现了满载条件下从静止匀加速到最大速度，再以恒定的加速度从最大速度保持匀减速运动直至静止。

1 变加速加载系统运动分析

为了给实验研究对象创造气液界面失稳的临界物理状态，需要在有限的空间范围内实现较大的加速度，以完成从静止开始的先加速再减速的运动状态。变加速加载系统要求能够用于负载质量为10 kg的物体，实现在特定方向上先匀加速后匀减速的运动方式，使实验对象处在匀加速度条件下从静止加速到最大速度、再匀减速到零的状态。根据实验需求，实验加载方向可以在竖直向下方向（0°）和30°倾角范围内的任意角度之间调整。……