發(fā)布時間：2021-02-15 21:28

　　激光是一種具有高精確性、高穩(wěn)定性、高能效性的加工制造工具,在激光誘導(dǎo)制造中,激光常以其產(chǎn)生的高壓等離子體作為與材料互相作用的重要介質(zhì)。這樣一來,激光誘導(dǎo)等離子體（Laser-Induced Plasma,以下簡稱LIP）的特性在激光誘導(dǎo)制造中的作用機(jī)理就十分關(guān)鍵。所以,以研究LIP在激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移（Laser-Induced Forward Transfer,以下簡稱LIFT）和激光沖擊強(qiáng)化（Laser Shock Peening,以下簡稱LSP）中的氣-液-固三相之間的作用機(jī)理為目標(biāo),進(jìn)行了一系列的仿真研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究內(nèi)容和結(jié)果主要包括:1)通過分析LIP的產(chǎn)生與傳播特性并結(jié)合實(shí)際情況,分提出了對LIFT進(jìn)行模擬的兩相流物理模型和對LSP進(jìn)行模擬的瞬態(tài)氣-液-固耦合物理模型。在兩相流模型中,所用的仿真方法是從格子氣自動機(jī)不斷完善并發(fā)展而來的格子玻爾茲曼方法,可以處理復(fù)雜的流體交界面的流動及演化,特別適合于模擬LIFT中的流體演化。2)在對LIFT進(jìn)行模擬仿真的過程中運(yùn)用到Rayleigh-Plesset方程,用該方程來描述LIP氣泡因膨脹和收縮導(dǎo)致的半徑的演化,以此得到兩相流模... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LSP過程原理

圖 1-4 激光在氦氣中燒蝕時，LIP 在不同時刻下的透明度圖像[20]Fig.1-4 Transparency of LIP at different time during laser ablation in helium.同時也有許多學(xué)者[21-23]運(yùn)用增強(qiáng)電荷耦合器件 ICCD 和陰影顯像法對 LIP 的產(chǎn)生和傳播行為進(jìn)行研究，其研究結(jié)果基本與 Richard E. Russo 等的研究結(jié)果相一致。J.R. Freeman[24]等則在真空和一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境中分別用飛秒激光和納秒激光來誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體，并用 ICCD 成像來研究飛秒 LIP 和納秒 LIP 在不同環(huán)境壓強(qiáng)下的傳播特性。如圖 1-5 所示，納秒 LIP 比飛秒 LIP 具有較寬的角分布，在真空，等離子體的膨脹是顯著的并且發(fā)射到更遠(yuǎn)的范圍，在大氣條件下，等離子體的膨脹受到周圍的氣體的約束，被限制較小的范圍內(nèi)。這是因?yàn)轱w秒 LIP 在初始時刻獲得更高的正向噴射速度，而納秒 LIP 的膨脹動力主要來源于內(nèi)部的壓強(qiáng)。

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文u[25]等研究了固體基底分別在空氣和水下的激光燒蝕效果。研限度地增強(qiáng)了激光燒蝕效果。利用麥克風(fēng)檢測激光燒蝕過程1-6 所示，在有水約束的條件下，聲波的峰值比空氣中的要高中 LIP 的壓力要更高強(qiáng)，這使得燒蝕的效果會更明顯。并通公式計(jì)算，驗(yàn)證了這一推測，其主要原因是水的沖擊阻抗比在初始時刻 LIP 可以達(dá)到更高的初始峰值壓強(qiáng)。在 G.W. Ya也證明了該推測。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3035566