超声速流场条件下激光辐照耦合效应数值模拟
Numerical simulation on coupling effect of laser irradiation in supersonic flow
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文摘
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激光辐照结构物包含复杂的多物理场耦合问题,其存在流、热、固多种机制的耦合效应。结合计算流体力学(CFD)和有限元方法,对超声速条件下的激光辐照平板问题进行了热流固耦合分析。采用CFD方法得到平板附近流场分布,利用有限元方法计算平板的温度分布,并将二者结合起来实现流体和固体间的数据交互。理论分析确定了流场效应的最主要影响参数为来流马赫数与攻角。对于不同马赫数,激光区域在6Ma条件下存在温度的谷值,小于等于6Ma条件下主要体现为冷却效应,而6Ma以上主要体现为气动加热效应。攻角增大会导致激光区流体质量流量的增加,使冷却效应更加明显。最后综合分析了流场气动加热和冷却两种效应的产生机制。 |
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其他语种文摘
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Interaction between structures and laser irradiation is a complex multi-physics process with heat-fluid-solid coupling effects. Laser irradiation on a plate in supersonic flow is simulated. Computational fluid dynamics (CFD) and Finite Element Method (FEM) software are adopted, while MPCCI is used to exchange the data between fluid and solid solvers. Moreover, Mach number and attack angle are derived as control parameters using theoretical analysis. Numerical results indicate that the cooling effect is dominant when the Mach number is less than 6, while aerodynamic heating effect is more important when the Mach number is greater than 6. The cooling effect becomes more remarkable as the attack angle increases. Finally, the mechanism of heating and cooling of aerodynamic flow field are analyzed comprehensively. |
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来源
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强激光与粒子束
,2014,26(9):091010-1-091010-7 【核心库】
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关键词
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超声速
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激光辐照
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流热耦合
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数值模拟
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攻角
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地址
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1.
中国科学院力学研究所, 中国科学院流固耦合系统力学重点实验室, 北京, 100190
2.
中国科学院力学研究所, 中国科学院先进制造工艺力学重点实验室, 北京, 100190
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语种
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中文 |
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文献类型
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研究性论文 |
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ISSN
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1001-4322 |
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学科
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电子技术、通信技术 |
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基金
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国家自然科学基金青年科学基金
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国家自然科学基金
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文献收藏号
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CSCD:5227911
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参考文献 共
11
共1页
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1.
袁红. 激光辐照下旋转柱壳温度场的数值模拟.
强激光与粒子束,2005,15(5):681-684
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CSCD被引
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次
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2.
王伟平. 激光对旋转金属壳的加热研究.
应用激光,2001,21(5):319-321
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CSCD被引
16
次
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3.
赵剑衡. 强激光辐照下柱壳温度场的数值模拟.
高压物理学报,1996,10(1):44-49
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CSCD被引
16
次
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4.
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红外与激光工程,1999,28(1):33-35
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CSCD被引
10
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5.
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CSCD被引
10
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6.
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CSCD被引
1
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7.
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CSCD被引
8
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8.
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CSCD被引
14
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9.
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CSCD被引
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10.
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强激光与粒子束,2013,25(9):2229-2234
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CSCD被引
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11.
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CSCD被引
2
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