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申请/专利权人:中国人民解放军国防科技大学
摘要:本发明公开了一种激光烧蚀Al‑PTFE反应材料的烧蚀深度和温度分布预测方法,属于含能材料领域。本发明理论分析和总结了激光烧蚀Al‑PTFE反应材料的动态多物理过程,然后将反应材料划分为三个区域和阶段,充分考虑激光能量热沉积、化学反应动力学、相变和移动边界等因素对烧蚀过程的影响,建立高保真数值模型并且开发对应的数值求解方法,准确预测Al‑PTFE反应材料的烧蚀深度和温度分布。相比现有技术,本发明一方面能够根据爆破或者推力需求,快速确定激光点火能量,另一方面可根据提供的激光能量预测反应材料温度分布,评估反应进程。
主权项:1.一种激光烧蚀Al-PTFE反应材料的烧蚀深度和温度分布预测方法,其特征在于,将激光和Al-PTFE反应材料之间的动态反应过程划分为固体层、气泡层和气体层三个区域以及固体-气泡界面层和气泡-气体界面层两个动态边界层,所述烧蚀深度和温度分布预测方法具体包括如下步骤:步骤1,读取Al-PTFE反应材料与激光的基本参数以及Al-PTFE反应材料的物性参数;步骤2,根据上一时间步Al-PTFE反应材料的温度分布和体积分数分布,得到当前时间步中固体-气泡界面层和气泡-气体界面层的移动速度,并重新计算固体层和气泡层的长度;步骤3,将固体-气泡界面层和气泡-气体界面层从移动界面层转换为固定边界层;步骤4,将固体层视为单一的均质材料,计算其密度、导热系数和热容以及激光反射率和激光吸收系数,更新当前时间步固体层的热物性参数;步骤5,根据上一时间步固体层的温度分布求解固体层的导热方程得到当前时间步固体层的温度分布;步骤6,根据上一时间步气泡层的温度分布和质量分数分布更新当前时间步气泡层的热物性参数以及化学反应速率;步骤7,求解组分守恒方程获得气泡层当前时间步的质量分数,并将质量分数导入能量守恒方程得到当前时间步气泡层的温度分布;步骤8,重复步骤2-步骤7,经历M个时间步后,判断计算时长是否超过激光脉宽,若是则进入步骤9,否则继续重复步骤2-步骤7;步骤9,输出激光结束时刻时固体层和气泡层的长度,结合Al-PTFE反应材料的初始长度,得到烧蚀深度;步骤10,综合固体层和气泡层的温度分布,将其重新转换为常规坐标系,输出Al-PTFE反应材料的温度分布。
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百度查询: 中国人民解放军国防科技大学 激光烧蚀Al-PTFE反应材料的烧蚀深度和温度分布预测方法
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