切向气流下激光对旋转靶热烧蚀的数值模拟

发布时间：2018-08-26 08:49

【摘要】：针对连续激光辐照表面存在切向气流的旋转靶目标,数值求解温度场分布以及热烧蚀效应。首先,综合切向气流、固液相变和目标旋转的影响,给出柱坐标下三维瞬态热传导方程,建立激光对旋转靶目标的热烧蚀模型。其次,分析热烧蚀过程中,物质在固态、固液态和液态之间的转化关系,提出一种改进的"单元生死法"处理旋转烧蚀过程中的边界移动问题,并采用有限容积法数值求解热烧蚀模型。最后,数值模拟温度场分布和热烧蚀效应,分析靶目标旋转速率对温度场分布和热烧蚀效应的影响。分析结果表明:靶目标的旋转,导致最大烧蚀深度不断减小,圆柱面的烧蚀区域逐渐增加,并对温度场分布产生一定影响。
[Abstract]:The temperature field distribution and thermal ablation effect are numerically solved for the rotating target with tangential airflow on the surface of continuous laser irradiation. Firstly, considering the effects of tangential flow, solid-liquid phase transition and target rotation, the three-dimensional transient heat conduction equation in cylindrical coordinates is given, and the thermal ablation model of the target is established. Secondly, the transformation relationship between solid, liquid and liquid in the process of thermal ablation is analyzed, and an improved "element birth and death method" is proposed to deal with the boundary movement in the process of rotating ablation. The finite volume method is used to solve the thermal ablation model. Finally, the distribution of temperature field and thermal ablation effect are numerically simulated, and the effect of target rotation rate on temperature field distribution and thermal ablation effect is analyzed. The results show that the rotation of the target results in the decrease of the maximum ablation depth and the increase of the ablation area of the cylinder surface, which has a certain effect on the temperature field distribution.
【作者单位】： 中国酒泉卫星发射中心;
【分类号】：TN249

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本文编号：2204345