| 静止空气中单脉冲激光能量非对称沉积实验与数值模拟 |
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| 引用本文： | 卿泽旭,洪延姬,王殿恺,张斌.静止空气中单脉冲激光能量非对称沉积实验与数值模拟[J].推进技术,2017,38(7):1661-1668. |
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| 作者姓名： | 卿泽旭 洪延姬 王殿恺 张斌 |
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| 作者单位： | 装备学院 激光推进及其应用国家重点实验室，北京 101416; 上海交通大学 航空航天学院，上海 200240,装备学院 激光推进及其应用国家重点实验室，北京 101416,装备学院 激光推进及其应用国家重点实验室，北京 101416,上海交通大学 航空航天学院，上海 200240 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(11372356)。 |
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| 摘 要： | 为了研究纳秒脉冲激光能量沉积减小高超声速飞行器波阻的机理和规律,首先要研究纳秒脉冲激光能量在静止空气中的沉积现象。提出一种新方法测量了激光能量吸收率。并采用高分辨率纹影系统,对纳秒脉冲Nd:YAG固体激光器(波长532nm,最大激光能量368m J/pulse)击穿静止空气后所形成的等离子体热核进行观测。基于FLUENT软件并编写UDF,结合非对称能量沉积模型和空气等离子体参数,采用层流模型、Roe-FDS通量格式对激光能量沉积后的流动现象进行了数值模拟。结果表明,激光能量吸收率随着入射激光能量的增大而不断增大,并最终稳定在0.45左右。纳秒脉冲激光能量沉积后的流场纹影序列图像很好地呈现了爆炸波的传播、等离子体热核的演变和涡环的形成。激光能量沉积后60~120μs,涡环的涡核平均直径基本不变,且与入射激光能量大小呈二次函数关系。爆炸波约在t=60μs之后衰减至近似声波,此后其波速受入射激光能量大小的影响较小。数值模拟结果表明,Richtmyer-Meshkov不稳定性和激光能量的非对称沉积,是等离子体演化出尖刺的原因。
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| 关 键 词： | 纳秒脉冲 激光能量沉积 激波 等离子体 纹影 数值模拟 |
| 收稿时间： | 2016/10/14 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2016/12/6 0:00:00 |
Experimental and Numerical Study of Nanosecond Pulsed Laser Energy Asymetric Deposition in Quiescent Air |
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| QING Ze-xu,HONG Yan-ji,WANG Dian-kai and ZHANG Bin.Experimental and Numerical Study of Nanosecond Pulsed Laser Energy Asymetric Deposition in Quiescent Air[J].Journal of Propulsion Technology,2017,38(7):1661-1668. |
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| Authors: | QING Ze-xu HONG Yan-ji WANG Dian-kai and ZHANG Bin |
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