黄 辉,洪延姬,李 倩,曹正蕊,冯海兵

（1.装备指挥技术学院基础部,北京 101416;

2.装备指挥技术学院研究生院,北京 101416）

1 引 言

将高能脉冲激光聚焦在空气中,当辐射强度超过一定的阈值时,会发生空气击穿现象,产生等离子体。自从1963年J.F.Ready首次报道激光导致空气击穿的现象后[1],由于该现象在高功率激光应用中的重要性,自此引起了广泛关注[2-7]。

在模拟激光点火时,能量瞬时沉积模型[2-5]中不考虑空气击穿和激光能量的沉积过程,直接把激光脉冲能量作为流体守恒方程的初始条件。龚平等[2]采用前期点爆炸自模拟解和后期高分辨率PPM格式相结合的方法;H.Yan等[3]采用1维球对称模型,初始时刻光斑区域的温度满足高斯分布;类似地,I.G.Dors等[4]考虑了激光能量沉积的非对称性和电离、离解效应对流场的影响,将等离子计算模型引入连续输运方程,数值计算得到的流场在100 μs时出现了涡环。R.Rozman等[6]模拟了激光诱导等离子形成过程,研究了逆韧制吸收、光致电离等各种吸收机制对等离子流场特性的影响。倪晓武等[7]结合激光等离子体的特性对强激光致空气击穿的过程进行数值模拟,但是其中描述光学击穿的电子数密度模型中仅考虑了电离和电子的损失,与实际物理过程差别比较大。

本文中将采用光线追踪法,建立简化的物理模型来研究空气击穿现象。空气被击穿后,温度瞬时升高到一定的值,入射激光能量通过逆韧致吸收机制沉积下来,进而完成随后的物理过程。……