激光辐照介质温度场的数值模拟

摘要

利用有限元程序模拟激光辐照介质的温度分布,计算中用随温度变化的焓处理相变问题.在激光功率P=2 000 W时,取光斑半径r0分别为0.01 m和0.012 m,辐照时间t=3 s,介质厚度h=0.06 m,分别就考虑热力耦合效应和解耦计算得到的介质升温进行了讨论:r0＝0.01 m时介质背光面升温耦合计算比解耦计算提高了10.54℃;r0＝0.012 m时介质背光面升温耦合计算比解耦计算提高了1.31℃.指出在激光功率密度较高时,热力耦合效应对介质升温的影响较为明显.计算结果表明,介质熔融相变要消耗一部分激光能量,停止激光辐照后介质继续发生热传导,从而对介质升温有利.