蓝绿激光在海水绕流中的传输特性研究

发布时间：2020-06-28 05:05

【摘要】：由于缺少相关的理论基础,蓝绿激光技术在高速海基装备上的应用发展缓慢。当载体在水下处于高速运动状态时,产生的绕流会对光波的波面产生作用,出现闪烁、漂移、像点拌动和扩展等“液动效应”现象,影响蓝绿激光在水下的传输,从而对高速载体的激光探测精度造成很大的影响。而目前研究较多的水下激光静态传输特性并不能解决此问题,因此,本文结合流体力学与海洋光学理论,对蓝绿激光在动态海水绕流中的传输特性展开了系统研究。 首先分析蓝绿激光在海水中的静态传输特性,推导了静态条件下激光回波功率方程。并结合流体力学中的边界层、湍流以及空化等理论,分析出影响激光在动态绕流中正常传输的关键因素,建立激光在动态绕流中传输的初步模型。然后,运用FLUENT软件对海水动态绕流进行数值分析,得到了载体绕流场中各相流场分布,计算并拟合了海水介质中悬浮粒子浓度分布与激光传输距离的关系式,并利用此关系式进一步完善了理论推导出的动态模型。同时,探讨了边界层的流场结构、分布特征和光学信道位置的变化对悬浮粒子引起的准直光束衰减的影响。最后,设计了水下激光试验样机,开展了水槽试验与水洞试验,结果表明该水下绕流中激光传输特性的研究方案可行,试验结果与理论计算结果吻合,验证了该理论模型的正确性。 本文研究结果可为蓝绿激光在水下高速载体上的应用提供理论依据和设计参考,而且文中将计算流体力学与水洞试验相结合的方案,为水下蓝绿激光的研究提供了一种新的方法。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P715.5

【参考文献】

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本文编号：2732592