《激光支持爆轟波》是關(guān)于激光支持爆轟波及其推進(jìn)性能研究的專著。全書分為6辛,分別介紹激光支持爆轟波基本理論;激光支持爆轟波實(shí)驗(yàn)觀測(cè)技術(shù);激光支持爆轟波數(shù)值模擬計(jì)算方法;激光支持爆轟波作用光船的解析計(jì)算;單脈沖激光支持爆轟波推進(jìn)光船的數(shù)值模擬計(jì)算;多脈沖激光支持爆轟波推進(jìn)光船實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算。
本書可供從事推進(jìn)技術(shù)、爆轟物理、流體力學(xué)和激光應(yīng)用等研究的科研人員、教師、工程師及相關(guān)專業(yè)的研究生閱讀或參考。
陳朗,四川樂(lè)至人,1965年9月出生,北京理工大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,北京理工大學(xué)獲博士學(xué)位,中國(guó)工程物理研究院流體物理所博士后。主要從事爆轟物理、燃燒物理和沖擊動(dòng)力學(xué)等方面研究。承擔(dān)完成國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)防973和國(guó)防預(yù)研等科研項(xiàng)目40多項(xiàng)。撰寫學(xué)術(shù)專著2部,發(fā)表學(xué)術(shù)論文70多篇,獲部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng),三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。
魯建英,內(nèi)蒙古集寧人,1975年8月出生,解放軍防化指揮工程學(xué)院講師。北京理工大學(xué)獲博士學(xué)位,主要從事物理化學(xué),爆轟物理等方面研究。獲部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng),三等獎(jiǎng)1項(xiàng),獲北京理工大學(xué)優(yōu)秀博士論文。發(fā)表論文30多篇。
1 激光支持爆轟波基本理論
1.1 激光支持爆轟波形成和傳播機(jī)制
1.2 激光支持爆轟波c—J理論
1.2.1 沖擊波基本關(guān)系式
1.2.2 激光支持爆轟波的C—J爆轟理論
1.2.3 激光支持爆轟波c—J參數(shù)的近似計(jì)算
1.3 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
2 激光支持爆轟波實(shí)驗(yàn)研究
2.1 激光支持爆轟波實(shí)驗(yàn)研究情況
2.2 激光支持爆轟波發(fā)光圖像
2.2 1 激光支持爆轟波發(fā)光圖像觀測(cè)實(shí)驗(yàn)
2.2.2 激光支持爆轟波的發(fā)光圖像
2.2.3 激光支持爆轟波參數(shù)分析
2.3 激光支持爆轟波流場(chǎng)觀測(cè)
2.3.1 激光支持爆轟波紋影攝影實(shí)驗(yàn)裝置
2.3.2 激光支持爆轟波流場(chǎng)圖像
2.4 激光支持爆轟波溫度測(cè)量
2.4.1 激光支持爆轟波溫度的理論分析
2.4.2 輻射測(cè)溫法原理
2.4.3 輻射測(cè)溫實(shí)驗(yàn)裝置
2.4.4 激光支持爆轟波溫度
2.5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
3 激光支持爆轟波數(shù)值模擬計(jì)算
3.1 激光支持爆轟波數(shù)值模擬研究情況
3.2 激光支持爆轟波物理模型
3.3 計(jì)算方法
3.3.1 流體力學(xué)基本方程
3.3.2 激光光路傳輸和輻射輸運(yùn)方程
3.3.3 等離子體狀態(tài)方程
3.3.4 氣體吸收激光能量和輻射能量的計(jì)算
3.3.5 計(jì)算模型
3.4 數(shù)值模擬計(jì)算的激光支持爆轟波
3.4.1 激光支持爆轟波流場(chǎng)參數(shù)
3.4.2 激光支持爆轟波流場(chǎng)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
3.4.3 激光支持爆轟波模擬計(jì)算與解析計(jì)算結(jié)果比較
3.5 激光能量對(duì)激光支持爆轟波的影響
3.5.1 不同能量下爆轟波流場(chǎng)演化
3.5.2 激光能量對(duì)波陣面參數(shù)的影響
3.6 激光焦距對(duì)激光支持爆轟波的影響
3.7 不同激光脈沖波形下的激光支持爆轟波
3.7.1 方波激光脈沖下的爆轟波
3.7.2 激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)激光支持爆轟波的影響
3.7.3 激光脈沖波形對(duì)激光支持爆轟波特性影響
3.8 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
4 激光支持爆轟波推進(jìn)光船理論研究
4.1 激光支持爆轟波點(diǎn)爆炸模型
4.1.1 點(diǎn)爆炸物理模型
4.1.2 沖擊波波陣面及波后流場(chǎng)參數(shù)
4.2 激光支持爆轟波作用平板解析計(jì)算
4.3 激光支持爆轟波作用拋物形光船解析計(jì)算
4.3.1 拋物形光船推力、沖量和沖量耦合系數(shù)計(jì)算
4.3.2 激光能量對(duì)光船推進(jìn)性能的影響
4.3.3 拋物形光船構(gòu)形對(duì)推進(jìn)性能影響
4.3.4 環(huán)境氣體條件對(duì)光船推進(jìn)性能影響
4.4 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
5 激光支持爆轟波推進(jìn)數(shù)值模擬
5.1 激光支持爆轟波推進(jìn)物理模型
5.2 計(jì)算方法
5.2.1 ALE算法
5.2.2 計(jì)算模型
5.2.3 材料模型及狀態(tài)方程
5.3 激光支持爆轟波推動(dòng)平板計(jì)算分析
5.3.1 沖擊波在空氣中的傳播
5.3.2 爆轟波流場(chǎng)及其對(duì)平板的作用
5.3.3 能量對(duì)沖量耦合系數(shù)的影響
5.3.4 平板尺寸對(duì)沖量耦合系數(shù)的影響
5.4 激光支持爆轟波推動(dòng)拋物形光船計(jì)算分析
5.4.1 爆轟波流場(chǎng)及其對(duì)光船的作用
5.4.2 光船推進(jìn)性能影響因素分析
5.5 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
6 多脈沖激光支持爆轟波推進(jìn)光船研究
6.1 多脈沖激光支持爆轟波推進(jìn)光船實(shí)驗(yàn)
6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
6.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
6.2 多脈沖激光推進(jìn)光船數(shù)值模擬
6.2.1 物理模型和計(jì)算方法
6.2.2 多脈沖激光支持爆轟波推進(jìn)光船數(shù)值模擬結(jié)果
6.3 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
1 激光支持爆轟波基本理論
1964年Maker、Terhune和Savage[1 ]首次發(fā)現(xiàn)高功率激光聚焦空氣后能夠產(chǎn)生等離子體爆轟波,即激光支持爆轟波。1966年,Raizer[2] 在經(jīng)典炸藥c—J爆轟理論基礎(chǔ)上,提出了激光支持爆轟波的一維平面?zhèn)鞑ダ碚撃P,該模型將激光支持爆轟波看作是類似于炸藥爆轟波的力學(xué)強(qiáng)問(wèn)斷面,他給出了激光爆轟波傳播的爆轟波速度與激光強(qiáng)度的關(guān)系式。后來(lái),Daiber和Thompson[3](1967),Key[4 ]3(1969),Lowder、Len,cioni和Hilton[5 ] 等(1973)對(duì)Raizer的模型進(jìn)行了修正。他們?cè)谀P椭性黾恿思す夤獍呙娣e的影響,考慮了等離子體對(duì)激光能量的吸收程度,從而使模型更加符合實(shí)際。這些理論模型奠定了激光支持爆轟波的理論基礎(chǔ)。
本章介紹激光擊穿空氣形成激光支持爆轟波的機(jī)制,運(yùn)用沖擊波理論和C—J爆轟理論,分析了激光支持爆轟波傳播的C—J條件,給出了激光支持爆轟波的一維傳播模型,推導(dǎo)了波陣面參數(shù)的解析表達(dá)式。