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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846955| Título: | Investigação teórica dos fenômenos da propagação atmosférica de feixes lasers de alta potência. |
| Autor(es): | Morais, Paulo Jorge Duda de |
| Orientador(es): | Rossi, Wagner de |
| Palavras-chave: | Lasers de alta potência (HEL) Thermal blooming Turbulência óptica |
| Áreas de conhecimento da DGPM: | Engenharia elétrica |
| Data do documento: | 2023 |
| Editor: | Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) |
| Descrição: | Este trabalho visa o desenvolvimento de uma formulação analítica e modelagem computacional da propagação de feixe de lasers contínuos de alta potência (HEL) através da atmosfera. São estudados os principais fenômenos que degradam a propagação, thermal blooming e cintilação. Para tanto, uma solução numérica acoplada foi feita usando as equações de Navier-Stokes de conservação de massa, momento e energia, a equação paraxial e um modelo de tela de fase para representar a turbulência óptica. O efeito thermal blooming é modelado através do acoplamento entre o sistema de equações de Navier- Stokes e a equação paraxial. Já a turbulência óptica é realizada através de um esquema de tela de fase que engloba alterações das flutuações de temperatura de forma estocástica, respeitando uma distribuição espectral baseada na teoria de Kolmogorov, para a faixa de turbulência isotrópica. Os resultados numéricos são apresentados variando parâmetros tais como: potência do laser, nível de turbulência e diâmetro do laser. Estas variações são realizadas alterando-se os números adimensionais que constituem as equações da fluidodinâmica. |
| Abstract: | This work aims at the development of an analytical formulation and computational modeling of the beam propagation of continuous high-energy lasers (HEL) through the atmosphere. The main phenomena that degrade propagation, thermal blooming and scintillation are studied. For this purpose, a coupled numerical solution was implemented using the Navier- Stokes equations for mass, momentum and energy conservation, the paraxial equation and a phase screen model to represent the optical turbulence. The thermal blooming effect is modeled through the coupling between the Navier-Stokes system of equations and the paraxial equation. Optical turbulence is simulated using a phase screen scheme that incorporates stochastic temperature fluctuation changes, following a spectral distribution based on Kolmogorov’s theory for the range of isotropic turbulence. Numerical results are presented varying parameters such as: laser power, turbulence level and laser diameter. These variations are performed by altering the dimensionless numbers that constitute the fluid dynamics equations. |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
| URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846955 |
| Tipo: | Dissertação |
| Aparece nas coleções: | Engenharia Naval: Coleção de Dissertações |
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