【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(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化,主要表現(xiàn)為熱擴散、熱膨脹和熱應(yīng)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(yīng)和非線性效應(yīng)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(yīng)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(jīng)大氣熱暈效應(yīng)后作用到材料產(chǎn)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(xué)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(yīng)的形成模擬得到強激光經(jīng)大氣熱暈效應(yīng)后產(chǎn)生畸變的激光光強分布,研究不同大氣橫風(fēng)風(fēng)速、不同激光經(jīng)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(yīng)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(jīng)熱暈效應(yīng)后輻照硅材料溫度場分布特征的影響規(guī)律。結(jié)果表明,大氣橫風(fēng)速度越小,熱暈越強,導(dǎo)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(yīng)越強,導(dǎo)致材料的溫度畸變越大,初步揭示強激光經(jīng)大氣熱暈效應(yīng)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(zhì)的人為設(shè)定。其中，jlh 是交界處學(xué)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(fēng)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(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN24

【參考文獻】

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本文編號：2686056