机械工程学报

作者：梁朋伟, 庞勇, 任博, 张帅, 王沐晨, 李清野, 阚子云, 宋学官

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024;3. 四川大学物理学院 成都 610065

关键词：光-机-热-流,多场耦合建模,激光传输系统,光束传输分析；

基金：国家自然科学基金(52475214、52105205)、广东省基础与应用基础研究基金(2024A1515010406、2022A1515010864)和中国-中东欧国家高校联合教育(2023275、2021101)资助项目。

激光传输系统涉及光学、机械、热、流场等多个物理场，在其设计制造过程中，进行多学科耦合建模分析至关重要。通过分析系统的多场耦合关系，提出一种光-机-热-流多场耦合建模方法。首先构建机械、热和流场的耦合模型，实现力、热和光作用下耦合变量的求解；其次基于代理模型方法，实现空间不均匀折射率场的拟合与预测模型；然后结合Fermat原理、光线追迹算法、波前畸变分析方法，提出不均匀折射率场光束传输分析方法，实现多场耦合变量的融合，形成光-机-热-流多场耦合模型；最终完成在多场耦合作用下，光学元件位姿变化、光束指向偏差、波前畸变的分析计算。利用两个数值案例对该方法进行验证，并应用该方法分析讨论激光传输系统中的多场耦合问题，结果表明该方法可用于光机系统中各设计参量的分析研究，为光学系统、机械系统、热控系统、自适应光学系统的设计优化提供依据。

来源：2024年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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