作者:李江澜; 汪帮富; 王中旺; 丁雯钰; 宋娟 期刊:《机床与液压》 2019年第24期
研究了在不同能量密度的单脉冲飞秒激光下烧蚀铝片的过程。通过分析基于双温模型有限差分法所模拟出的数据图,并结合飞秒激光烧蚀实验的结果,从而研究不同激光能量密度与铝片烧蚀之间的联系。研究表明:飞秒激光能量密度与飞秒激光烧蚀的关联,而实验所测的结果进一步表明了提升飞秒激光能量密度对加工铝材料的加工效率以及加工质量的影响。通过研究和实验结果能够得出随着飞秒激光能量密度的增加,飞秒激光烧蚀期间铝材料的热弛豫过...
作者:胡璐瑶; 金卫凤; 黎建麟; 房锐; 李健 期刊:《光学与光电技术》 2019年第05期
为了考察纳秒激光脉冲宽度对激光加工中熔体体积的影响。基于双温方程,采用有限元方法,考虑激光的时空分布,数值模拟了高斯分布的纳秒脉冲激光辐照1060铝合金表面时,微坑中熔体体积随脉冲宽度的变化。在低能量密度条件下,轴向辐照中心下方0~0.4μm的区域内,脉冲宽度较小的激光产生的晶格温度高于脉冲宽度较大的激光辐照产生的温度,而在0.4μm以下的位置,脉宽越小,晶格温度越低;在所考察的脉冲宽度范围内,中心点处熔体厚度随激光脉冲...
作者:任世为; 吴文智 期刊:《黑龙江大学工程学报》 2017年第04期
金薄膜在表面等离子体共振和表面增强拉曼散射等方面有着广泛的应用,其介电函数受到温度和入射光波长的影响较大。超快激光脉冲具有脉冲宽度短和能量密度高的特点,用其作为一种热源成为研究薄膜材料热传导过程的一个有效手段。从金薄膜的介电函数随波长变化规律出发,结合Lorentz-Drude模型,得到可见光和近红外区域不同温度下金纳米薄膜的介电函数的实部和虚部变化,推导得到不同温度下金纳米薄膜反射率的瞬时变化。使用双温模...
作者:胡璐瑶; 金卫凤; 黎建麟; 房锐; 李健 期刊:《表面技术》 2019年第08期
目的考察调节激光脉冲能量对纳秒激光加工中熔体体积控制的途径。方法通过纳秒激光加工实验中的微结构火山口相对高度随脉冲能量的变化规律,来间接反映熔体体积随脉冲能量的变化规律。在MATLAB环境下,通过有限元法基于双温模型模拟,研究纳秒激光脉冲作用于铝合金材料表面时脉冲能量对熔体体积的影响规律。结果在低能量密度下,可实现低于10%的火山口相对高度,远低于文献记载的高能量密度下~100%的火山口相对高度。随着激光脉冲能量...
作者:丁雯钰; 汪帮富; 王中旺 期刊:《激光与红外》 2018年第05期
研究了铜片在不同能量密度的单脉冲飞秒激光下烧蚀的结果.将飞秒激光烧蚀实验的结果结合双温模型在有限差分法下模拟出的数据图,从而研究不同激光能量密度与烧蚀间的联系.飞秒激光的烧蚀过程属于非平衡烧蚀,按照模拟出的数据,对铜片烧蚀过程中表面电子温度及晶格温度有了直观的认识,进而进行研究,得出整个激光烧蚀中热弛豫规律.在不同能量密度的飞秒激光烧蚀下对电声相互作用的研究,其模拟结果有利于找出能量密度与飞秒激光烧蚀的...
作者:丁雯钰; 汪帮富; 王中旺 期刊:《机床与液压》 2019年第06期
研究了在不同能量密度的单脉冲飞秒激光下烧蚀金箔的过程。讨论在不同能量密度的飞秒激光烧蚀下对电声相互作用,结合双温模型在有限差分法下模拟出的数据图,从模拟结果中得出能量密度与飞秒激光烧蚀的关联,进一步结合实验结果,分析飞秒激光能量密度是金箔的加工效率以及加工质量的主要因素,从而表明飞秒激光能量密度对于飞秒激光烧蚀材料的研究具有很大意义。
作者:王新林; 吴鹤; 常彦晓; 朱卫华; 陈志勇; 陆培祥 期刊:《光子学报》 2009年第12期
利用结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光与金属相互作用的烧蚀机制。采用中心波长为800nm,能量密度从0.043Jcm-2到0.40Jcm-2不等,脉宽分别为70fs和200fs的激光烧蚀金属镍和铝材料。靶材的温度、原子位型以及内部压力随时间的演化展示了材料热物性参量特性和激光参量对烧蚀结果的影响。结果显示材料电子热传导率对飞秒脉宽激光下的影响仍然较大;对比铝和镍的结果可知,铝的电子晶格耦合系数比镍的小,故电子晶格...
作者:李擎擎; 李君; 陈金星 期刊:《新能源进展》 2017年第02期
本文分别采用单温模型和双温模型,对氢气和空气预混气体在多孔介质微燃烧器中的燃烧特性进行了数值模拟。讨论了两种模型计算结果的差异,并重点研究了单温模型的适用条件。结果表明:与双温模型相比,单温模型计算的火焰温度偏低,火焰位置更靠近上游;在多孔介质导热系数较小或孔隙率较大时,单温模型和双温模型得到的火焰温度和火焰位置差异较小。
作者:张向洪; 伍贻兆; 王江峰 期刊:《应用力学学报》 2012年第03期
应用基于块结构网格的有限体积求解方法,对热化学非平衡环境下轴对称再入舱模型的气动热特性进行了数值模拟。控制方程为带化学反应的多组元轴对称N-S方程,空间离散采用VanLeer迎风格式,时间推进为隐式LU-SGS格式;采用7组元7化学反应模型及Park双温模型模拟再入流场的热化学非平衡效应。对Hollis MP-1模型的气动热特性进行了数值模拟,分别就网格效应、湍流模型、流场的热力学性质对流场的气动力、热环境的影响进行了深入研究。研究...
作者:许伯强 张子国 徐晨光 徐桂东 杨小平 期刊:《江苏大学学报·社会科学版》 2012年第01期
基于双温模型和热弹性耦合理论,采用有限元方法,针对Al/Si3N4和Al/Si3N4/Si两种层状薄膜材料中激励皮秒超声,建立激光飞秒超声的有限元数值模型,得到Al薄膜中电子和晶格的温度场,进而分析薄膜内部的应变和表面位移响应.对比研究了双温模型理论和傅里叶热传导理论的计算,结果表明皮秒超声研究采用双温模型求解温度场更为合适,数值分析得到应变具有幅值较小且波形展宽的结果.表面位移响应峰的形成是超声波在薄膜材料界面处发生反射引...
作者:卢立中 石云飞 徐晨光 徐桂东 王纪俊 许伯强 期刊:《江苏大学学报·社会科学版》 2011年第02期
为了研究脉冲宽度对飞秒激光辐照金属后产生的电子和晶格温度场以及平衡时间的影响,基于双温耦合理论,采用有限元方法,考虑激光的空间和时间分布,数值模拟高斯分布的飞秒激光辐照金属表面产生的温度场.给出了双温方程及数值模型,得到金属材料中电子和晶格的温度场.结果表明飞秒激光的脉冲宽度不仅影响某一点处电子和晶格温度的上升速度和最大值,而且影响着温度场的空间分布;当脉冲宽度远小于皮秒量级时,电子和晶格的温度达到平衡所...
作者:陈安民 高勋 姜远飞 丁大军 刘航 金明星 期刊:《原子与分子物理学报》 2009年第04期
研究了超短脉冲激光烧蚀靶材的整个过程,对描述超短脉烧蚀过程热行为的双温度方程进行了分析简化,得出了超快激光烧蚀金属材料的解析解.以铜靶材为例,对双温度模型的数值解与解析解做了对比分析,得到了靶材温度随时问和深度的变化规律,结果显示解析解的计算结果比较好的符合了数值解的计算结果.
作者:王石 郭建文 江务学 曹文梁 期刊:《系统仿真学报》 2015年第12期
微细电火花加工过程存在极大的复杂性和随机性,针对分子动力学模型以及基于传热学理论的数值模型在研究微细电火花加工机理时存在的不足,采用双温模型-分子动力学混合建模方法构建微细电火花加工中的阳极模型,并基于MPI并行技术建立相应并行仿真平台。仿真模型通过在放电通道电子系统内设置热源来模拟放电通道对阳极材料的热作用,进而通过分析放电加工过程中材料的晶格温度、应力和电子场温度的时间-空间演变过程等来分析阳极材料...
作者:朱诗佳 王新林 朱卫华 吴鹤 陈志勇 刘珺 期刊:《光电技术应用》 2011年第06期
运用结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光与B2结构镍钛合金相互作用的烧蚀机制。采用中心波长为800 nm,能量密度为29.3 mJ/cm2,脉宽分别为50、200、500、1 000 fs激光烧蚀90 nm厚度的靶材,并对靶材底部运用压力传输边界条件,表明传输边界条件能够运用于该数值模拟中。靶材温度、内部压力随时间的演化以及原子位型展示了脉宽对烧蚀行为的影响。结果显示,相同能量密度下,脉宽越大辐照中心处电子峰值温度越低而辐照中心...
作者:石云飞 卢立中 王纪俊 许伯强 花世群 期刊:《激光与红外》 2011年第03期
为研究耦合系数随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生的温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,计算得到了短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场瞬态分布,比较了耦合系数随温度变化和不随温度变化两种情况下温度场的区别,并进一步得到了两种情况下激光辐照金属材料金后辐照区域附近晶格的轴向分...
作者:刘丹 期刊:《湖北第二师范学院学报》 2011年第02期
本文利用双温模型来分析在超短激光烧蚀金靶材的情况下,针对两种不同的脉冲宽度,靶材表面电子及离子温度随时间的变化规律,从而进一步阐明电声相互作用在非平衡烧蚀中所起的作用。
作者:陈鹏 陈志勇 曹友朋 朱卫华 何红宇 王新林 期刊:《光电技术应用》 2016年第01期
采用结合双温模型的分子动力学方法,研究了典型脉宽飞秒脉冲激光与镍钛二元形状记忆合金相互作用时能量密度对靶材烧蚀深度的影响。模拟了脉宽为100 fs,能量密度为0-125 mJ/cm^2的单脉冲激光辐照90 nm厚镍钛合金薄膜的过程。模拟结果表明,飞秒单脉冲激光烧蚀镍钛二元形状记忆合金会产生两种不同的烧蚀相。能量密度较低时,烧蚀结果呈现弱烧蚀相,烧蚀深度较低,并且与光学穿透深度相关;能量密度较高时,烧蚀结果呈现强烧蚀相,烧蚀深度...
作者:杨青 杜广庆 陈烽 吴艳敏 司金海 侯洵 期刊:《中国激光》 2014年第05期
在传统双温模型中引入傅里叶热扩散机制,提出了一种时间序列热弛豫模型。数值研究获得了飞秒激光整形脉冲与金膜作用的跨时间尺度(飞秒~纳秒)热弛豫特性及温度场时空进化规律,并获得了双温弛豫周期与整形冲间隔的依赖关系。该研究对于澄清飞秒激光与金属作用的超快热弛豫机制,调控飞秒激光微纳加工中的超快加热过程具有重要意义。
作者:唐一波 陈冰 陈志勇 朱卫华 李月华 王新林 期刊:《强激光与粒子束》 2014年第09期
结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光脉冲辐照B2结构镍钛合金时烧蚀阈值附近的靶材蚀除机制,数值模拟了中心波长为800nm,脉宽为100fs,能量密度为25-50mJ/cm^2的激光与90nm 厚B2结构镍钛合金薄膜相互作用过程.确定了脉宽为100fs的脉冲激光与镍钛形状记忆合金相互作用的烧蚀阈值,发现烧蚀阈值条件下,靶材的蚀除机制是单纯基于应力作用的机械破碎;烧蚀阈值附近,未蚀除靶材受热影响发生无序化相变的区域较小,且随激光能...
作者:于军立 孟庆龙 叶荣 钟哲强 张彬 期刊:《光电子激光》 2015年第07期
飞秒激光通过非线性光学整流效应产生太赫兹(THz)波时,THz波转换效率会随着飞秒激光功率的增大而明显提高。然而,飞秒激光功率过高会造成非线性晶体损伤,进而影响THz波的产生及输出,因而对飞秒激光作用下非线性晶体的损伤阈值进行研究具有重要意义。本文在经典的双温模型基础上,引入电子激发、载流子吸收等电离过程的影响,建立了飞秒激光作用下非线性THz晶体损伤阈值的预估模型。采用有限差分法,数值模拟了飞秒激光辐照下THz晶体...