激光辐照下金属/炸药结构三维温度场的数值模拟

根据实验测量得到的钢靶表面能量耦合系数随温度的变化规律,考虑金属材料的物性参数随温度的变化及表面发生的熔凝过程,建立了连续激光作用下金属/炸药结构内部三维温度场分布的有限元计算模型,分析了金属壳体厚度对计算结果的影响及炸药热爆炸的可能性。计算结果表明,金属壳体越厚,炸药能够获得的温升越小,其热引爆也就越发困难。在有限的辐照时间内,炸药仅在与金属接触的一个小区域内温升明显,其他部分温升不大,停止激光辐照后,由于结构内部有温度梯度存在,会继续发生热传导,使得整个结构朝着热平衡的方向发展,从而对炸药的温升有利。

金属/炸药结构在组合激光辐照下装药点火的数值模拟

基于组合激光的新概念,对重频脉冲激光与连续激光组合辐照下金属/炸药结构的温升、炸药的热点火规律进行了数值计算。根据一维热传导方程与炸药放热反应理论,考虑金属表面能量耦合系数及物性参数随温度的变化,计算了不同组合参数下金属/炸药结构的温升以及炸药的热点火时间,初步探讨了组合激光的优势。结果表明:在金属表面不发生相变的情形下,在连续激光中加入适当比例的重频脉冲激光,能够提高目标对激光能量的利用效率,增大目标的温升,加快炸药的点火。在平均功率密度相同时,辐照相同的金属/炸药结构使其点火,组合激光所需时间要比连续激光少,且随着金属层厚度的增大其优势更加明显。

激光辐照旋转飞行靶温度场数值模拟

以激光辐照旋转飞行靶为研究背景,考虑激光的大气传输,以及激光辐照面积和功率密度分布随靶目标旋转和飞行的变化,建立激光辐照热传导模型;利用有限容积法,得到靶目标三维温度场的数值解;分析目标旋转速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明:靶目标旋转速率越大,靶表面最高温度值越小,热量越不容易集中,越不利于炸药的热起爆。