玻璃钢激光烧蚀碳化致微波传输衰减的数值模拟

• 作者: 刘卫平 吕玉伟 吴丽雄 韦成华 王家伟 韩永超 张爽
• 来源期刊: 红外与激光工程
• 学科: 工学
• 关键词: 玻璃钢 碳化 微波传输衰减 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 激光器与激光光学|Lasers & Laser optics
• 页码范围: 269-275
• 页数: 7页
• 分类号: TB303|O242.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/IRLA20210137

摘要

当激光辐照玻璃钢烧蚀碳化至一定程度时,产生的树脂碳产物对微波传输产生衰减作用.针对该现象,开展了数值建模研究,将激光辐照-微波传输衰减效应分解为激光辐照、材料热响应、提取模型表征量、微波传输衰减分析等过程.通过玻璃钢材料的激光耦合特性和表面温度测试,对建立的玻璃钢层合板激光辐照温度场计算模型进行了验证;通过材料体温度分布的时间演进分析,提取了网格单元温度超过阈值温度的持续时间加权和St,Tc、网格单元温度超过阈值温度的持续时间与温度乘积的加权和STt,Tc两个模型表征量,采用单个实验数据标定系数、整体数据点匹配分析方法,对微波传输衰减实验与数值模拟结果进行了分析.分析结果表明,St,Tc比STt,Tc更适于表征玻璃钢烧蚀碳化致微波传输衰减效应,温度阈值为873℃时计算结果与实验结果最匹配,其R2为0.9956.这说明,通过计算激光辐照玻璃钢温度响应并提取微波传输衰减效应表征量St,Tc,可实现对玻璃钢激光烧蚀碳化致微波传输衰减效应的模拟和预测.