《基於非Kolmogorov湍流的小尺度熱暈不穩定性研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由喬春紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於非Kolmogorov湍流的小尺度熱暈不穩定性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喬春紅
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
小尺度熱暈不穩定性是導致高能雷射束光束質量嚴重下降的主要因素之一，它限制了雷射束到達目標上的最大能量密度，從而制約了一些雷射工程的套用。實際的大氣湍流並不總是遵守kolmogorov模型，而傳統對於小尺度熱暈不穩定性的研究是僅局限於大氣湍流為kolmogorov模型假設下開展的。為此，本項目擬利用理論、數值仿真及實驗相結合的方法，就非kolmogorov譜湍流對小尺度熱暈不穩定性的影響機制進行探討，並在非kolmogorov條件下就自適應光學空間頻寬、隨機風場以及風切變等對小尺度熱暈不穩定性影響進行分析，擬建立非kolmogorov湍流條件下高能雷射大氣傳輸效果參量與大氣湍流特徵參量、熱暈效應特徵參量及自適應光學系統特徵參量等之間的定標關係，以深入系統地認識大氣湍流與熱暈的相互作用及自適應光學相位補償機理，拓展已有理論的套用範圍，同時為工程套用的可行性及光電系統的最佳化設計等提供科學參考。
結題摘要
本課題理論研究了高能雷射在非Kolmogorov湍流大氣中傳輸及相位補償時光場的振幅及相位起伏特性，並推導描述光束質量評價函式Strehl比的表達式；建立了高能雷射在非Kolmogorov湍流大氣中傳輸及相位補償的數學物理模型及仿真程式。研究了非Kolmogorov湍流大氣條件下，自適應光學系統空間頻寬對湍流熱暈相互作用下相位補償不穩定性的影響，結果表明在一定熱暈強度下，頻寬越高，小尺度熱暈效應越嚴重。湍流譜對湍流熱暈效應的相位補償有重要的影響。在相同的湍流菲涅爾數下，當譜指數越接近於3時補償效果越差，譜指數接近於4時補償效果越好。研究了非Kolmogorov湍流大氣條件下，隨機風場及風速切變對湍流熱暈相互作用不穩定性及其相位補償不穩定性的抑制作用，結果表明隨機風場和風切變對小尺度熱暈不穩定性有重要影響，隨機風場可以有效抑制不穩定性。建立了非Kolmogorov湍流大氣條件下高能雷射大氣傳輸傳輸效果參量與湍流效應特徵參量、熱暈效應特徵參量、實際自適應光學系統特徵參量等之間的定標關係。不僅可以深化對湍流熱暈相互作用及其位補償不穩定性機理的認識，而且還拓展了高能雷射大氣傳輸及相位補償理論的套用範圍，同時也為雷射工程套用的可行性、光傳輸效果的精確評估以及自適應光學系統的最佳化設計等提供科學依據。
