强电磁脉冲(激光、微波)在高温离解氮气中的击穿效应

 通过对电子能量分布函数所满足的Boltzmann方程的求解，在理论上分析了强电磁脉冲(激光、微波)在高温氮气中的击穿效应。高温气体的一个主要特征是其中的部分气体分子会离解为原子，这一离解效应会对强电磁脉冲在气体中发生电离击穿的阈值产生影响。计算表明：随着温度的升高，氮分子的离解度增大，强电磁脉冲的击穿阈值下降；击穿阈值的下降幅度与电磁波的频率有关，对频率较高的红外激光，击穿阈值下降明显；而对微波，击穿阈值所受影响较小。     

切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响

针对切向气流加载导致激光加热金属板在熔化前的穿孔效应,利用金属薄板的弹性弯曲理论,推导出了两种典型光束（方形和圆形）照射下的弯曲挠度表达式,利用Mises理论给出了非熔化穿孔的破坏判据。研究结果表明：激光加热下材料强度降低是出现非熔化穿孔破坏的主要机理;薄板在光斑区的最大变形与气流速度、光斑直径、板厚与弹性模量（U2a4/Eh3）相关,穿孔破坏温度与气流速度、光斑直径及板厚（Ua/h）2相关;与方形光斑辐照相比,圆形光斑辐照的破坏阈值稍高一些。数值计算结果表明：0.8 Ma切向气流作用下,铝合金壳体的激光破坏能量阈值大大降低（可达40%～50%）,典型不锈钢壳体的破坏阈值降低相对较小（20%左右）,气流作用导致金属板破坏阈值的下降是需特别关注的问题。     

高温气体中的激光击穿效应

 通过对电子能量分布函数所满足的Boltzmann方程的求解,得到了高温氧原子气体中激光产生电离击穿效应时的束流强度阈值。这一阈值远小于在低温氧分子气体中产生电离击穿的阈值,最多可相差两个数量级。导致这一现象出现的主要原因是原子和分子的能级分布和激发自由度有很大的差别。     

纤维增强复合材料激光烧蚀效应的数值模拟

考虑材料的热解、氧化、相变及辐射和内外对流换热等物理过程,给出了激光烧蚀纤维增强复合材料的物理模型及数学模型。以碳纤维/环氧树脂复合材料为例,编程计算了材料的激光烧蚀过程,计算结果与实验结果符合得较好。计算结果表明：考虑复合材料的内对流时得到的结果更准确;较强功率密度激光辐照时,氧化对烧蚀的贡献可以忽略;功率密度一定时,烧蚀质量随时间近似为线性变化,功率密度越高,烧蚀效率越高。以辐照结束时背表面温度及烧蚀质量为目标物理量,对烧蚀过程做了参数敏感性分析,结果表明：热容及热导率对背表面温度的影响较大;树脂含量对烧蚀质量的影响较大,但其相对敏感度随激光功率密度增加而下降;激光功率密度超过1 kW/cm2时,辐射系数对烧蚀质量影响较大,但其相对敏感度随激光功率密度增加而下降。     

A Well-Balanced HLL Scheme for Hyperbolic Conservation Systems With Source Terms北大核心CSCD

针对含源项的双曲守恒方程给出了一种新的有限体积格式.经典的有限体积格式不能正确地模拟对流通量项和外力之间的平衡所产生的动力学问题.为解决这个问题,仿照经典的HLL近似Riemann求解器设计思路设计了含源项的近似Riemann求解器.针对含重力源项的一维流体Euler方程和理想磁流体方程,通过对通量计算格式的修正得到了保平衡HLL格式（WB-HLL）,并给出了保平衡的证明.针对一维Euler方程和理想磁流体给出了两个算例,比较了传统HLL格式和提出的WB-HLL格式的计算精度.计算结果表明,WB-HLL格式精度更高,收敛更快.     

不同气流环境下激光辐照金属材料温升的数值模拟

研究了激光辐照金属材料过程中的氧化放热模型,采用有限元方法编制了计算程序,数值计算了激光辐照钢板在吹空气、吹氮气以及不吹气条件下温升的时空分布,分析了氧化放热量的大小。数值计算结果表明:吹氮气和不吹气条件下,钢板背表面温升的差异不大;在吹空气条件下,氧化放热量约占钢板中沉积能量的34.6%。数值计算结果与文献报道的实验结果符合得很好。     

基于变形镜本征模式法校正大气热晕的数值模拟

由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波前重构方法的自适应光学系统校正大气热晕进行了数值模拟。数值模拟结果表明,与直接斜率法相比,变形镜本征模式法可以通过本征模式的选择,改变校正相位的空间频率成分,消除空间高频成分对热晕校正的影响,从而抑制相位补偿不稳定性的发生,提高自适应光学系统闭环控制的稳定性和对大气热晕的校正效果。     

热晕效应模式法自适应光学校正的数值模拟

改进了泽尼克模式波前重构数值模拟方法,避免了传统方法中大量的面积分运算,对准直光束瞬态热晕效应模式法自适应光学校正进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,由于模式混淆误差的影响,使泽尼克重构模式阶数的选择受限,即存在一个最大的重构模式阶数,大于该模式阶数会导致校正效果迅速变差,且最大模式阶数的大小与热晕强度无关。对于子孔径分布为8×8的69单元自适应光学系统,最大模式阶数为37阶;同直接斜率法相比,泽尼克模式法可以通过重构模式选择,提高自适应光学系统对热晕校正的稳定性,抑制热晕补偿不稳定性的发生。     

I型裂纹虚拟裂纹闭合法的误差分析及修正

对虚拟裂纹闭合法的误差来源进行了分析。依据Griffith的椭圆裂纹近似理论,针对虚拟裂纹闭合法的位移相等假设,提出了一种修正方法。用有限元程序计算了二维I型裂纹的扩展问题,并与理论近似解做了比较。计算结果表明,修正以后可以得到更好的精度,在裂纹长度较短时,修正效果更好。