亚声速球/柱尾流对激光传输影响的数值模拟

发布时间：2021-08-22 06:37

　　采用大涡模拟方法计算了来流速度为0.4 Ma情况下球/柱形结构附近的流场,根据密度数据计算了光程差及气动相屏,并研究了尾流对激光传输的影响。结果表明:光程差空间均方根的时间平均值随发射角增大而增大,发射角从120°增加到148°时,其数值从0.11μm增加到0.28μm;光程差空间均方根随时间变化剧烈,发射角为148°时,其时间均方根可达0.04μm;球/柱尾流对激光传输有很大影响,发射角为148°情况下,Strehl比的时间平均值为0.33,并且Strehl比的时间平均值随发射角的增大而减小,发射角从120°增加到148°过程中,Strehl比的时间平均值减小了59%;Strehl比随时间变化剧烈,其时间均方根大于0.05。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2017,46(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

计算模型示意图Fig.1Schematicofcomputationalmodel

拷峁?约す庀喙赜τ镁哂兄匾?意义。1气动流场的大涡模拟球/柱形结构模型如图1所示。结构上端是半径为0.15m的半球，下端是半径R=0.15m、高H=0.11m的圆柱，与Gordeyev等人实验[5]用的球/柱形结构尺寸相同。流场模拟计算时，球心为坐标原点，来流方向为x1轴，垂直于圆柱底面为y1轴，定义激光发射方向与负x1轴的夹角为激光发射角，记为θ。图2为计算区域中的x1=0m截面图，x1方向计算区域长度为3.0m，入口距球心1.0m。图1计算模型示意图Fig.1Schematicofcomputationalmodel图2计算区域x1=0m截面图Fig.2Schematicofcomputationaldomain(x1=0msection)球/柱结构周围空气是三维可压缩流体，数值模拟时采用LES方法求解，三维N-S方程，其中，亚格

包含尺度不同的随时间变化剧烈的涡结构，这些复杂的流场结构会对通过其传输的光束产生很大影响。图4t=0.055s时不同平面内的密度分布图Fig.4Distributionofdensityindifferentplanesatt=0.055s图5t=0.055s时不同平面内的速度值分布图Fig.5Distributionofmagnitudeofvelocityindifferentplanesatt=0.055s2.2流场统计结果与验证图6给出了数值模拟获得的z1=0m平面内球头表面静压系数Cp随发射角的变化情况(图6中实心黑点)。Cp=p12ρ∞U∞222，p为求解N-S方程获得图3t=0.055s时不同平面内的静压分布图Fig.3Distributionofstaticpressureindifferentplanesatt=0.055s0906005-3

【参考文献】：
期刊论文
[1]亚声速球/柱流场对激光传输影响的数值模拟[J]. 关奇,陈志华,杜太焦,闫伟,彭国良.  现代应用物理. 2015(01)



本文编号：3357208