留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

靶与光斑尺寸对激光冲量影响的数值模拟

张黎 张永强 贺佳 谭福利 赵剑衡

张黎, 张永强, 贺佳, 等. 靶与光斑尺寸对激光冲量影响的数值模拟[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 051001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170413
引用本文: 张黎, 张永强, 贺佳, 等. 靶与光斑尺寸对激光冲量影响的数值模拟[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 051001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170413
Zhang Li, Zhang Yongqiang, He Jia, et al. Numerical simulation of influence of target dimension and laser spot size on laser impulse[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 051001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170413
Citation: Zhang Li, Zhang Yongqiang, He Jia, et al. Numerical simulation of influence of target dimension and laser spot size on laser impulse[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 051001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170413

靶与光斑尺寸对激光冲量影响的数值模拟

doi: 10.11884/HPLPB201830.170413
基金项目: 

国家自然基金项目 11772310

详细信息
    作者简介:

    张黎(1980-), 男, 博士, 副研究员,从事激光与物质相互作用方面研究; zhangli8037@sina.com

  • 中图分类号: TN246

Numerical simulation of influence of target dimension and laser spot size on laser impulse

  • 摘要: 采用二维雷诺平均N-S方程,数值模拟研究了大气条件下短脉冲激光与固体靶相互作用所产生等离子体的动力学过程。采用k-ε两方程模型用于湍流的数值模拟,分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理;用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解。数值模拟给出了激光引发靶蒸气等离子体侧向膨胀、稀疏等二维流体动力学过程的物理图像,讨论了靶与光斑尺寸对脉冲激光冲量的影响。结果表明,不同宽度固体靶受到的激光冲量有很大差异,固体靶宽度越大,受到的激光冲量也越大。
  • 图  1  物理模型

    Figure  1.  Physical model of solid target irradiated by pulsed laser

    图  2  计算网格

    Figure  2.  Grid in the computation region

    图  3  压力云图

    Figure  3.  Contour of pressure

    图  4  上表面压力分布

    Figure  4.  Pressure of up surface

    图  5  固体靶受力历史

    Figure  5.  Force history of solid target

    图  6  固体靶激光总冲量

    Figure  6.  Total impulse of solid target

  • [1] 孙承纬. 激光辐照效应[M]. 北京: 国防工业出版社, 2002.

    Sun Chengwei. Laser irradiation effects. Beijing: National Defense industry Press, 2002
    [2] Phipps C R, Turner T P, Harrison R F, et al. Impulse coupling to targets in vacuum by KrF, HF, and CO2, single-pulse lasers[J]. Journal of Applied Physics, 1988, 64(3): 1083-1096. doi: 10.1063/1.341867
    [3] Nehls M, Edwards D, Gray P. Ablative laser propulsion using multi-layered material systems[C]//Proc of 33rd AIAA Plasma Dynamics and Lasers Conference. 2002: 20-23.
    [4] Bass M, Nassar M A, Swimm R T. Impulse coupling to aluminum resulting from ND: glass laser irradiation induced material removal[J]. J Appl Phys, 1987, 61(3): 1137-1144.
    [5] Pakhmov A V, Lin J, Kenneth A H. Effect of air pressure on propulsion with TEA CO2[C]//Proc of SPIE. 2004, 5448: 1017-1027.
    [6] 章玉珠, 王广安, 沈中华, 等. 等离子体屏蔽和稀疏波对冲量耦合系数的影响[J]. 强激光与粒子束, 2007, 19(4): 585-588. http://www.hplpb.com.cn/article/id/3146

    Zhang Yuzhu, Wang Guang'an, Shen Zhonghua, et al. Influences of plasma shielding and rarefaction wave on impulse coupling coefficient. High Power Laser and Particle Beams, 2007, 19(4): 585-588 http://www.hplpb.com.cn/article/id/3146
    [7] Phipps C, Luke J, Funk D, et al. Laser impulse coupling at 130 fs[J]. Applied Surface Science, 2006, 252(13): 4838-4844. doi: 10.1016/j.apsusc.2005.07.079
    [8] 英敏菊, 王潇潇, 程伟, 等. 激光烧蚀靶材蒸发波模型的气体动力学与冲量耦合系数计算[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2015, 51(1): 40-44. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSDZ201501011.htm

    Ying Minju, Wang Xiaoxiao, Cheng Wei, et al. Calculation of gas dynamic parameters and impulse-coupling coefficient for laser ablation of a target. Journal of Beijing Normal University(Natural Science), 2015, 51(1): 40-44 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSDZ201501011.htm
    [9] 张黎, 贺佳, 谭福利. 激光加热金属板流固耦合数值模拟[J]. 强激光与粒子束, 2011, 23(4): 866-869. http://www.hplpb.com.cn/article/id/5128

    Zhang Li, He Jia, Tan Fuli. Numerical simulation of metal plates under laser irradiation based on fluid-solid coupling. High Power Laser and Particle Beams, 2011, 23(4): 866-869 http://www.hplpb.com.cn/article/id/5128
  • 加载中
图(6)
计量
  • 文章访问数:  1094
  • HTML全文浏览量:  165
  • PDF下载量:  167
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-10
  • 修回日期:  2018-01-08
  • 刊出日期:  2018-05-15

目录

    /

    返回文章
    返回