Analytical solution of non-Fourier temperature response in a finite medium under laser-pulse heating

摘要

A temperature wave solution predicted by the hyperbolic heat equation is developed for a finite medium exposed to a surface heat flux of laser with an actual temporal profile. By using the analytical solution, the temperature response, the propagation and the reflection of the temperature wave due to such heat pulse are investigated for different pulse duration, thickness of the medium, and energy absorption depth.%Für ein begrenztes Medium, dessen Oberfläche durch einen Laserpuls mit vorgegebenem zeitlichen Intensitätsverlauf beaufschlagt wird, konnte die aus der hyperbolischen Wärmeleitungsgleichung deduzierbare Temperaturwellenlösung gefunden werden. Mit Hilfe dieser analytischen Lösung läßt sich die Temperaturantwort, die Ausbreitung und Reflexion der durch einen solchen Wärmeimpuls ausgelösten Temperaturwelle für verschiedene Pulsdauern, Mediumdicken und Energieabsorptionstiefen untersuchen.