激光等離子體對固體界面力學(xué)作用機(jī)理和數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文結(jié)合激光推進(jìn)技術(shù)中的關(guān)鍵問題，主要對不同條件下脈沖激光誘發(fā)的物質(zhì)蒸氣或等離子體的形成及膨脹過程進(jìn)行了物理建模和數(shù)值模擬，并由此得到了激光對固體靶的沖量及其耦合效率，所得結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果一致。 根據(jù)激光一固體靶沖量作用過程的特點(diǎn)，針對懸擺和光電傳感器測量激光-固體靶沖量作用的實(shí)驗(yàn)裝置，基于流體力學(xué)原理建立了靶的阻尼擺動(dòng)方程，求出靶的初始角速度，進(jìn)而得到激光對靶的沖量。根據(jù)激光與物質(zhì)相互作用機(jī)理，對激光擊穿空氣形成等離子體

2、的過程進(jìn)行建模；進(jìn)而采用高精度的差分?jǐn)?shù)值計(jì)算方法，對等離子體的演化過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了空氣等離子體在空間的演化過程，通過與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了數(shù)值模擬過程及結(jié)果的正確性。在此基礎(chǔ)上，采用“虛擬流動(dòng)”方法處理曲面反射邊界，數(shù)值模擬了拋物型反射面焦點(diǎn)處空氣等離子體的膨脹以及在面上的反射過程，得到了等離子體對拋物面的沖力作用規(guī)律。通過對真空環(huán)境下激光燒蝕靶物質(zhì)形成蒸氣和等離子體的過程進(jìn)行分析和建模，數(shù)值模擬了準(zhǔn)真空環(huán)境下蒸氣和