为了提高激光超声的激发效率且不对被测表面造成损伤, 改变了光源的空间分布, 采用脉冲激光环形光源激发超声及有限元方法,应用多物理场耦合软件, 对铝板中激发的超声全场波形进行了数值模拟, 研究了环形光源中轴线上叠加横波的激发特性随激光参量而变化的规律, 并与点光源激发超声进行对比。通过模拟缺陷所导致超声场的变化规律, 提出一种环光源双面扫描检测裂纹的方法, 验证了利用叠加横波特性进行缺陷检测的可行性和有效性。结果表明, 使用环形光源, 其光源损耗常在50%以下, 可大大提高激发效率, 横波传播方向稳定, 叠加深度与光环半径有关, 而环半宽则会影响叠加横波强度。该研究结果对环形光源激发超声应用于缺陷检测提供了参考。

提出一个完整的弛豫磁流体力学模型用于电磁驱动高能量密度系统的数值模拟,它由弛豫电磁波动、弛豫热输运、P1/3近似辐射输运以及流体力学构成。电磁部分在真空区退化为电磁传播,在等离子体物质区退化为磁扩散近似,并且相速和群速是有上界的。这意味着弛豫磁流体力学能退化到传统的电阻性磁流体力学,并且能用显式方法数值求解,便于大规模高效并行化。基于此弛豫磁流体力学模型开发了三维辐射磁流体力学程序FOI-PERFECT,指出了所采用的关键数值技术,并给出了一些应用例子。

对常压微波等离子体炬装置及H2S废气的处理进行了研究。介绍了一种具有特殊喷嘴结构的微波等离子体炬装置，模拟了不同喷嘴结构下谐振腔中微波电场的强度及分布，在此基础上，进行了H2S废气处理的实验研究。结果表明：采用新型喷嘴结构在喷嘴尖端产生的电场强度和分布更利于等离子体炬的激发，微波功率为500 W时，喷嘴尖端处的电场强度在1.5×106 V/m以上，远大于氩气的击穿电场强度，能有效地激发等离子体炬；当H2S气体与Ar气体流量比为10∶90，总流量为1000 mL/min，微波功率为1000 W时，H2S的转化率最大达91.32%；大气微波等离子体炬能有效地处理H2S废气。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。

提出了一个弛豫磁流体力学模型,特别适合电磁驱动真空-等离子体系统的数值模拟.该模型和Seyler采用的弛豫模型有相似之处,即采用全电磁模型,不同的是采用忽略电子惯性项的广义欧姆定律直接作为本构来封闭麦克斯韦方程,减少了独立变量,是适合此类问题的最简模型.分析了磁流体力学模型电磁部分的色散关系,从而论证了其在真空区退化为电磁传播,在等离子体物质区退化为磁扩散近似,并且相速和群速是有上界的.改进了Seyler采用的时间离散方式,从而将时间精度从1阶提高到3阶,时间步长不受刚性源项约束,只受系统最大的特征速度确定的柯朗-弗里德里奇-列维(CFL)条件约束,便于显式计算和大规模并行化.

采用FOI-PERFECT程序对局域欧姆加热主导的动态烧蚀进行了数值模拟研究,定量诊断并比较了烧蚀率、先驱电流和烧蚀时间,考查烧蚀阶段之初的丝等离子体的直径和丝阵的丝数对烧蚀的影响,结果表明,在等离子体流建立后,随丝数或者丝径的增加,烧蚀率增大,先驱电流减少,烧蚀时间减小。

信标概念的提出解决了自适应光学(AO)系统的湍流参考源问题，同时也带来了不可避免的非等晕误差。综合考虑实际中信标与观测目标之间的空间角度与高度差异，利用数值建模对不同信标机制下（包括自然信标、人造信标）湍流探测中波前像差模式的非等晕性误差进行了系统性分析。研究发现：自然信标机制下，有效的纯角度非等晕性方差较传统评估值(θ/θ0)5/3偏小；因而，传统评估方式中直接利用大气等晕角θ0评估纯角度非等晕性误差对AO校正的影响，比实际影响严重。人造信标机制下，无角度偏差时的模式非等晕性误差随信标高度增加而减小；但由于角度偏差所致信标探测波前与待校正目标波前之间模式相关性的退化，却随信标高度增加而变得更加敏感，此时应根据应用需求对AO系统工作模式与信标模式进行权衡优化选择。研究所得的理论结果为外大气信标自适应光学实验的展开提供了必要的理论支持。

空间薄膜反射镜由于其具有极低的面密度, 极高的体积包装效率、低的制造成本等优点, 在未来大口径空间光学系统中具有广泛的应用前景。主动面形控制是薄膜反射镜的关键技术之一。按作动器作动的位置不同, 对主动面形控制进行了分类, 分析了各种作动器的特点, 从数学建模和试验验证两个方面对边界作动的主动面形控制和面内作动的主动面形控制的研究进展进行了综述, 重点评述了面形控制的理论模拟方法、已有的面形控制试验设备及所验证的内容, 最后对主动面形控制的研究方向进行了展望。

丝阵烧蚀在丝阵Z箍缩动力学中扮有重要角色, 透彻理解丝阵烧蚀对于丝阵Z箍缩动力学的研究至关重要。采用简单模型数值模拟了烧蚀过程, 该模型物理上采用绝热、单流体、单相、磁流体力学近似, 数值上采用欧拉法结合保单调输运格式来离散。数值结果很好地展示了烧蚀过程的主要特征, 例如芯-冕结构、径向等离子体流、轴线上先驱等离子体柱的形成、静止丝芯的长寿命以及延长的烧蚀期, 一些关键时间参数定量或定性地相符于文献报道的实验和数值结果, 例如冕等离子体角向融合的时刻、等离子体首次到达轴线的时刻、丝芯静止持续的时间、最后的箍缩滞止时刻, 但某些方面略有差异。

为了提高以KGd(WO4)2晶体为拉曼介质的外腔式拉曼激光器的输出功率和转化效率，采用面积求和法编制matlab计算程序，对该激光器的传输耦合方程进行数值求解。计算得到了一至三阶斯托克斯光输出光强随时间的变化规律和受激拉曼散射的弛豫振荡过程。得出: 拉曼谐振腔输出耦合镜对一阶斯托克斯光的反射率越高，拉曼谐振腔内的一阶斯托克斯光功率密度就越高，越有利于泵浦光向二阶斯托克斯光的转换。