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《強激光經(jīng)大氣熱暈效應后輻照硅材料產(chǎn)生溫度場數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、學號：S15010028碩士學位論文強激光經(jīng)大氣熱暈效應后輻照硅材料產(chǎn)生溫度場數(shù)值模擬研究生姓名：王超群學科、專業(yè)：物理學二○一八年6月分類號：TN241密級：可公開UDC：編號：強激光經(jīng)大氣熱暈效應后輻照硅材料產(chǎn)生溫度場數(shù)值模擬Numericalsimulationforthetemperaturefieldofhighpowerlaserheatingsiliconmaterialconsideringtheeffectsbyatmosphericthermalblooming學位授予單位及代碼：長春理工大學
2、(10186)學科專業(yè)名稱及代碼：物理學(070200)研究方向：非線性物理及計算物理申請學位級別：碩士指導教師：陳桂波副教授研究生：王超群論文起止時間：2016.11—2018.3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(chǎn)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
3、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(jīng)大氣熱暈效應后產(chǎn)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(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
4、光經(jīng)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(jīng)大氣熱暈效應后與硅材料的熱作用機理。關鍵詞：激光輻照大氣熱暈溫度場數(shù)值模擬IABSTRACTTheinteractionbetweenlaserandmaterialismainlytheheatingofthematerialbylaser.Itchange
5、sthestateandstructureofmaterial,whichismainlycharacterizedbythermaldiffusion,thermalexpansionandthermalstress.Duringthelaserprocessingandheattreatment,weshouldn’tonlyconsiderthefeatureandtheabsorptioncharacteristicsforlaserpowerofthematerial,butalsothechangeo
6、ftheparametersoflasershouldbeconsidered.Lineareffectandnonlineareffectaretheonlytwofactorswhichwillinfluencehighpowerlaser’stransmissionintheatmosphere.Thelineareffectmainlyinfluencebytheabsorption,scatteringandatmosphericturbulenceeffectsofatmosphericgasmole
7、cules.Thenonlineareffectmainlydependsontheinfluenceofatmosphericheatblooming.Inthispaper,wemakeanumericalsimulationstudyofthetemperaturefieldaffectedbytheintenselaserconsideredwiththeatmosphericthermalbloomingeffect.First,basedonthescalarwaveequation,Lorentz-
8、Lorenzequation,andthehydrodynamicequationsofmomentumconservationandconservationofenergy,webuiltamultiparameterphysicalmodelofthelaserintheatmosphereundersteadythermalhalo.Then,wecansimula
