【摘要】：激光與材料的相互作用主要是激光對材料的加熱,使材料的狀態(tài)和結構產生變化,主要表現(xiàn)為熱擴散、熱膨脹和熱應力。在進行激光加工和熱處理時,除了考慮材料本身,材料對激光能量的吸收特性變化外,還要考慮激光自身參數(shù)變化。強激光在大氣中傳輸時會受線性效應和非線性效應兩方面的影響。前者主要來自大氣氣體分子的吸收、散射和大氣湍流效應等影響;后者最主要來自大氣熱暈的影響。本文主要對強激光經大氣熱暈效應后作用到材料產生溫度場數(shù)值模擬進行了研究。首先,基于標量波動方程、洛侖茲-洛倫茨方程以及動量守恒和能量守恒的流體力學方程,建立了穩(wěn)態(tài)熱暈下激光作用于大氣的多參數(shù)物理模型,模擬得到傳輸距離和初始功率對激光功率密度的影響。其次,通過熱暈效應的形成模擬得到強激光經大氣熱暈效應后產生畸變的激光光強分布,研究不同大氣橫風風速、不同激光經大氣的傳輸距離以及不同激光的初始激光功率的情況下,大氣熱暈效應對激光光強分布的影響;最后,通過改變以上參數(shù)的數(shù)值,利用有限元分析法獲得強激光經熱暈效應后輻照硅材料溫度場分布特征的影響規(guī)律。結果表明,大氣橫風速度越小,熱暈越強,導致溫度分布的畸變越大;激光在大氣中的傳播距離越遠,熱暈越強,溫度分布的畸變也越大;激光在大氣中的傳播初始功率越大,熱暈效應越強,導致材料的溫度畸變越大,初步揭示強激光經大氣熱暈效應后與硅材料的熱作用機理。
【圖文】：

圖 2.3 界面處微元體示意圖jlj lj lT Tk kn n = ( )jj jl j ljTk h T Tn = 接觸邊界定解條件，即在材料物質的人為設定。其中，jlh 是交界處學阻抗， =1/jl jlR h 。在此，我們可可以看作 / 0j jlk h → ，則式(2.13)可

定壓熱容與定容熱容的比值為 1.4pvcc= ，，傳輸距離為 d = 1000m，圖3.3 和圖 3.4 為無熱暈情況和大氣橫風速度為 1.5m / sxv = 的熱暈情況下的光強分布和光強等值面分布。(a) 光強分布(b)光強等值分布圖 3.3 無熱暈情況下激光光強分布(a)和光強等值分布(b)
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN24

【參考文獻】

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本文編號：2686056