高能激光武器多物理场仿真建模

摘要

随着高能激光武器的逐步实战化，其在打击速度、命中率及经济性等方面的优势越来越受到各国的关注。由于高能激光武器破坏目标的瞬时性、反应的复杂性以及测试的成本高昂，使得通过实验评估激光武器的毁伤威力具有很大难度。通过数值模拟的方法对其毁伤威力进行建模仿真可以有效的掌握以及评估其攻防性能。对高能激光武器毁伤机理的研究是对其毁伤效果进行评估的基础和前提，基于对高能激光武器的毁伤机理的分析对其热、力学破坏效应进行数值模拟并进行分析。主要研究内容如下：
　　建立了典型工况的瞬态一维温度场模型，通过对比解析解验证了数值解的准确性，在此基础上考虑由于相变导致热导率的变化以及熔化潜热对于温度场分布的影响，进而求解相应工况下的温度场分布情况。
　　建立了表征材料熔化深度情况的位移场模型，并通过传统稳态熔化模型进行计算对比，进而给出较为准确的可以用于工程估算的简单算法，最后分析了切向气流对与位移场的影响情况。
　　建立激光辐照下的圆型薄板应力场模型以及沿壁厚方向的管壳应力场模型，通过数值方法进行计算，分别就表面应力分布以及壁厚方向的应力分布就径向、轴向、环向、切向应力进行分析计算，并同对应温度下材料的许用应力进行对比，从而判断破坏的效果。
　　基于高能激光武器的作战过程，将其进行模块化处理并建立相应仿真模块：武器描述模块、目标描述筛选模块、传输耗散模块、激光与目标作用模块。针对等效靶采用典型高能激光武器作战参数对其温度场、位移场、应力场进行计算，通过对影响毁伤威力的因素进行分析，对优化毁伤威力给出定量与定性分析。