大气中激光热烧蚀数值模拟及毁伤效果评估方法研究

发布时间：2020-12-07 11:41

　　近些年来,高能激光武器凭借其反应迅速、打击精确和效费比高等诸多优点而受到重视并得到快速发展。高能激光武器的毁伤机理是通过高能激光束直接作用于目标,与目标材料发生复杂的物理化学反应,使目标结构和功能发生变化,产生极为有效的杀伤破坏力。高能激光武器的毁伤效果评估主要涉及高能激光大气传输特性、激光与物质相互作用、目标毁伤效果评估等方面。目前,相关研究总体处于分模块阶段,在激光与物质相互作用的相关研究中,仍是以理想高斯光束的热烧蚀效应为主,尚未考虑高能激光在大气中传输时的热晕、湍流效应导致的到靶光斑畸变问题,对激光武器的毁伤效果评估方法研究更是鲜有报道,将各模块进行结合并最终给出激光武器的毁伤效果评估方法意义重大。开展大气中的激光热烧蚀效应数值模拟,不仅可对实际大气中目标的烧蚀效果进行定量分析,同时可为激光武器的毁伤效果评估方法研究提供主要依据。本文将高能激光大气传输特性模块和激光与物质相互作用模块进行了有效结合,并编制了相关数值模拟程序。首先基于高能激光大气传输时热晕及湍流效应的理论基础,对高能激光的大气传输特性进行数值仿真,由此得到高能激光在大气中的到靶分布情况,进而利用有限元法开展到靶激... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同2C时相位屏及远场光强分布

不同风速时远场光强分布及其等值线图

西安电子科技大学硕士学位论文图 3.2 为激光功率 100kW，光斑半径 0.1m 时，激光辐照 1s、8s、24s、30的温度场分布情况。可以看出在激光开始辐照的瞬间，被辐照区域有明显激光束的光强为高斯分布，从光斑中心向四周逐渐减弱，辐照瞬间中心区域能所转化的热能来不及向其他地方传导。随着辐照时间的不断增加，温升区扩大，在 24s 时铝靶板熔穿，此时前表面相比后表面烧蚀面积更大，随后前同样的速度迅速扩张，烧蚀程度极剧增大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载激光武器毁伤评估仿真模型[J]. 彭聪,卢发兴,邢昌风.  激光与红外. 2017(08)
[2]大气湍流光波传输数值仿真技术研究综述[J]. 任斌,陈纯毅,杨华民.  系统仿真学报. 2017(08)
[3]目标毁伤效果评估技术现状与发展[J]. 张重阳,舒健生,武健,苏国华.  飞航导弹. 2017(06)
[4]切向气流下激光对旋转靶热烧蚀的数值模拟[J]. 张东来,宋雄杰,丁磊,李晓娇.  激光与红外. 2017(03)
[5]气流环境下激光辐照金属能量耦合特性[J]. 金云声,张黎,张永强,贺佳,谭福利,赵剑衡,孙承纬.  中国激光. 2017(06)
[6]连续波1064nm激光辐照铝金属的热分布研究[J]. 丁宇,蔡军.  光电技术应用. 2016(06)
[7]高能激光武器毁伤威力仿真建模[J]. 宋乃秋,张昊春,王丽,许国强,程献伟.  兵工学报. 2016(S1)
[8]气流作用下激光熔穿金属板效应研究[J]. 彭国良,韦成华,杜太焦,张相华.  激光与光电子学进展. 2016(06)
[9]高能激光辐照条件下构件温度场模拟研究[J]. 冯俊森,李和章,马壮.  新技术新工艺. 2016(05)
[10]长脉冲激光作用下铝合金板材温度和热应力分析[J]. 王翼彬,金光勇,张巍.  中国激光. 2016(08)

硕士论文
[1]侧吹空气气流对激光损伤效果的影响研究[D]. 于博威.长春理工大学 2016
[2]重复频率脉冲激光与铝合金热作用过程的数值模拟研究[D]. 顾秀颖.长春理工大学 2015
[3]激光大气传输数值模拟研究[D]. 唐天宇.西安电子科技大学 2015
[4]连续激光辐照金属铝的温度场研究[D]. 冷建功.长春理工大学 2013
[5]连续激光辐照金属材料和半导体材料的热效应分析[D]. 赵凤艳.长春理工大学 2011
[6]高能激光大气传输热晕效应分析[D]. 蒲桃园.电子科技大学 2010
[7]强激光大气传输热晕数值模拟[D]. 常金勇.西安电子科技大学 2009
[8]激光与金属相互作用的温度场分析[D]. 黄国秀.长春理工大学 2008
[9]大气湍流中的激光传输数值模拟及其影响分析[D]. 徐光勇.电子科技大学 2008
[10]连续激光烧蚀效应数值模拟研究[D]. 王猛.国防科学技术大学 2003



本文编号：2903181