激光辐照靶材引起的等离子体热阻塞效应
发布时间：2021-09-15 19:02
随着激光武器的发展,其发射功率也在不断提高,预计在未来投入使用的激光武器功率可达到百兆瓦级。本文以激光武器的发展近况和战略演变为背景,研究波长在1.6μm附近的百兆瓦级激光对于C/C复合材料靶材的气化烧蚀效应,以及激光致等离子体吸收光束能量引起的热阻塞效应。本文依据热传导理论,采用数值方法计算了到达靶面激光对靶材的烧蚀作用,得到激光烧蚀靶材的温度场和未考虑蒸气压时的烧蚀速率。结果表明：百兆瓦级的高功率激光辐照靶面将使靶材在几纳秒内开始烧蚀,此时靶材内部临近表面部分的空间温度场梯度非常大。随着辐照时间的增加,烧蚀速率具有上升后趋于平稳的规律,这与激光功率和靶材空间温度值积累有关。当入射激光功率降低时,开始发生烧蚀的时间明显增加,激光功率小于5×105W/cm2时,采取自旋措施的弹体已经难以迅速达到烧蚀温度,因此该方法对于提高结构的抗激光性能很有效的。随后本文采用Mott-Smith近似方法,以及联立求解质量连续方程,研究了离开靶材表面粒子形成Knudsen层的两侧参数,以及蒸气压变化对烧蚀速率的影响。结果表明：靶材表面饱和蒸气温度高于标准气压下材料气化温度,随着激光功率的增大,靶表面蒸气...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 激光武器的特点和发展
1.1.2 激光的毁伤效应和抗激光措施
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究工作
2 强激光辐照靶材的热效应
2.1 数值传热学概述
2.2 有限容积法
2.2.1 控制容积积分法
2.2.2 TDMA算法
2.3 强激光辐照有限厚度板的热效应
2.3.1 激光对材料作用的影响因素
2.3.2 强激光辐照靶材的热传导模型
2.3.3 数理模型的离散求解
2.4 计算分析
2.5 本章小结
3 蒸气压对烧蚀速率的影响
3.1 概述
3.1.1 Knudsen层的间断条件
3.1.2 连续方程
3.2 计算分析
3.3 本章小结
4 等离子体的热阻塞效应
4.1 概述
4.2 蒸气的电离
4.2.1 Saha方程
4.2.2 电离理论
4.3 逆韧致吸收系数
4.3.1 用磁流体理论描述等离子体的基本方程组
4.3.2 激光在等离子体中的传播和吸收
4.4 等离子体的控制方程
4.4.1 膨胀模型
4.4.2 激光传播模型
4.5 计算分析
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析美国激光武器发展战略的演变[J]. 龚新刚,马寒,黄芩. 激光与红外. 2012(12)
[2]强激光加载真空中铝靶冲量耦合的数值模拟[J]. 袁红,童慧峰,李牧,孙承纬. 激光技术. 2012(04)
[3]国外舰载激光武器的发展动向与分析[J]. 徐大伟. 舰船电子工程. 2012(01)
[4]国外激光武器技术的发展[J]. 刘铭. 舰船电子工程. 2011(04)
[5]C/C-SiC复合材料的表面烧蚀模型及数值模拟[J]. 赵卫,乔玲,韩晓林,费庆国. 东南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[6]纳秒脉冲激光沉积中等离子体膨胀的动力学模型[J]. 刘高斌,张端明,赵汝顺,谭新玉. 沈阳工业大学学报. 2009(04)
[7]脉冲强激光辐照下材料响应的非傅里叶效应[J]. 黄海明,孙岳. 强激光与粒子束. 2009(06)
[8]高能激光武器热毁伤仿真研究[J]. 吴艳梅,李俊昌. 电光与控制. 2009(02)
[9]Nd∶YAG连续激光烧蚀碳纤维复合材料的过程观测[J]. 黄永光,刘世炳,龙连春,田建东,阳志光. 中国激光. 2008(12)
[10]激光反导与导弹反激光措施综述[J]. 宋亚萍,刘莉萍. 激光与红外. 2008(10)
博士论文
[1]烧蚀模式激光推进的机理及实验研究[D]. 童慧峰.中国科学技术大学 2006
[2]强激光辐照下结构热力效应分析[D]. 吴非.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]脉冲激光烧蚀Ti-Al和SiC材料的演化特性研究[D]. 刘月华.山东大学 2012
本文编号：3396622
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 激光武器的特点和发展
1.1.2 激光的毁伤效应和抗激光措施
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究工作
2 强激光辐照靶材的热效应
2.1 数值传热学概述
2.2 有限容积法
2.2.1 控制容积积分法
2.2.2 TDMA算法
2.3 强激光辐照有限厚度板的热效应
2.3.1 激光对材料作用的影响因素
2.3.2 强激光辐照靶材的热传导模型
2.3.3 数理模型的离散求解
2.4 计算分析
2.5 本章小结
3 蒸气压对烧蚀速率的影响
3.1 概述
3.1.1 Knudsen层的间断条件
3.1.2 连续方程
3.2 计算分析
3.3 本章小结
4 等离子体的热阻塞效应
4.1 概述
4.2 蒸气的电离
4.2.1 Saha方程
4.2.2 电离理论
4.3 逆韧致吸收系数
4.3.1 用磁流体理论描述等离子体的基本方程组
4.3.2 激光在等离子体中的传播和吸收
4.4 等离子体的控制方程
4.4.1 膨胀模型
4.4.2 激光传播模型
4.5 计算分析
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析美国激光武器发展战略的演变[J]. 龚新刚,马寒,黄芩. 激光与红外. 2012(12)
[2]强激光加载真空中铝靶冲量耦合的数值模拟[J]. 袁红,童慧峰,李牧,孙承纬. 激光技术. 2012(04)
[3]国外舰载激光武器的发展动向与分析[J]. 徐大伟. 舰船电子工程. 2012(01)
[4]国外激光武器技术的发展[J]. 刘铭. 舰船电子工程. 2011(04)
[5]C/C-SiC复合材料的表面烧蚀模型及数值模拟[J]. 赵卫,乔玲,韩晓林,费庆国. 东南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[6]纳秒脉冲激光沉积中等离子体膨胀的动力学模型[J]. 刘高斌,张端明,赵汝顺,谭新玉. 沈阳工业大学学报. 2009(04)
[7]脉冲强激光辐照下材料响应的非傅里叶效应[J]. 黄海明,孙岳. 强激光与粒子束. 2009(06)
[8]高能激光武器热毁伤仿真研究[J]. 吴艳梅,李俊昌. 电光与控制. 2009(02)
[9]Nd∶YAG连续激光烧蚀碳纤维复合材料的过程观测[J]. 黄永光,刘世炳,龙连春,田建东,阳志光. 中国激光. 2008(12)
[10]激光反导与导弹反激光措施综述[J]. 宋亚萍,刘莉萍. 激光与红外. 2008(10)
博士论文
[1]烧蚀模式激光推进的机理及实验研究[D]. 童慧峰.中国科学技术大学 2006
[2]强激光辐照下结构热力效应分析[D]. 吴非.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]脉冲激光烧蚀Ti-Al和SiC材料的演化特性研究[D]. 刘月华.山东大学 2012
本文编号：3396622
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3396622.html
