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.

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.