一种基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法，包括：S1：基于COMSOL构建流体传热、流体力学和射线光学稳态模型，进行激光加热流体多物理场耦合；S2：确定仿真过程中的仿真参数；S3：确定气体传输通道中气体的材料属性；激光在所述气体传输通道中传输；S4：构建气体传输通道中的气体域的几何模型，并确定几何模型的射线光学边界条件和流体力学边界条件；S5：基于几何模型所涉及的物理场，对几何模型进行网格划分，并计算节点参数；S6：根据节点参数，分析激光在气体传输通道中传输时的流场分布和温度场分布；以在避免实验室模拟方法条件不足、成本高、精度差等问题的同时，也避免相位屏等数值仿真方法假设条件不充分等问题。充分等问题。充分等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法


[0001]本专利技术涉及激光传输与加热
，具体而言，涉及一种基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法。

技术介绍

[0002]激光系统属于远距离传输，光束传输路径长，大气吸收和散射对激光能量传输的影响大。同时，恶劣天气条件引起的大气透过率的下降，也会产生消光作用。而机载、舰载和弹载等环境条件变化则会带来大气湍流，最终导致激光能量衰减严重，传输距离下降。因此，气流环境对激光束的影响一直是制约激光系统向更高功率，更大口径发展的桎梏。气流对激光传输的影响一般采用解析方法、实验方法和仿真方法。激光传输经过吸收介质产生的温度场和对流场涉及诸多复杂问题，因此用解析方法研究相当困难。激光在气体介质中传输时，由于激光对气体的加热作用，会导致气体流态和温度场的变化。这些变化反过来又会影响激光的传输效率。通过实验的方法来研究激光在气体介质中传输的流场与温度场存在如下缺陷：一是流场变化较复杂，难以通过单一的方法来界定；二是实验成本大，对各传感器的精度要求高。
[0003]有鉴于此，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法，其特征在于，包括：S1：基于COMSOL构建流体传热、流体力学和射线光学稳态模型，进行激光加热流体多物理场耦合；S2：确定仿真过程中的仿真参数；S3：确定气体传输通道中气体的材料属性；所述激光在所述气体传输通道中传输；S4：构建所述气体传输通道中的气体域的几何模型，并确定所述几何模型的射线光学边界条件和流体力学边界条件；S5：基于所述几何模型所涉及的物理场，对所述几何模型进行网格划分，并计算节点参数；S6：根据所述节点参数，分析激光在所述气体传输通道中传输时的流场分布和温度场分布。2.根据权利要求1所述的基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法，其特征在于：所述射线光学稳态模型为三维多物理场模型，用于模拟流场吸收激光能量后的温度场和流态变化。3.根据权利要求2所述的基于COMSOL计算激光传输的流场与温度场的方法，其特征在于：进行激光加热流体多物理场耦合的表达式包括：激光强度和激光功率方程：激光强度和激光功率方程：其中，I表示激光强度；I0表示激光的初始强度；k0表示自由空间波数；κ表示无纲实数；L表示激光在介质中传输的光程；n表示折射率；P表示激光功率；P0表示激光初始功率；非等温流动方程：其中，ρ表示流体密度；表示压力梯度；表示黏性力；μ表示流体动力黏度；u表示流速；表示流速梯度；*
T
表示转置运算；F表示作用在流体上的外力；理想气体方程：其中，ρ
′
表示介质密度；M表示摩尔质量；p表示压力；R表示通用气体常数，T表示实时温度。4.根据权利要求1所述的基于COM...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓坜，熊皑，付克昌，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：