Кинетика и тепломассоперенос в газодинамических лазерах, потоках газа и плазмы и при взаимодействии лазерного излучения с материалами

• Автор: Родионов, Николай Борисович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 361 с. : ил

ОГЛАВЛЕ Н И Е
Введение
Глава 1. Кинетика и тепломассоперенос в тепловых
газодинамических лазерах (ТГДЛ)
§1.1 Методы повышения кпд и эффективности ТГДЛ
§ 1.2 Математические модели тепловых газодинамических
лазеров
§1.3 Аналитический метод расчета энергетических
параметров тепловых газодинамических лазеров
Выводы
Глава 2. Численное исследование образования инверсии и генерации когерентного излучения в сверхзвуковых потоках на основе
смесей с комбинационной столкновительной накачкой
§2.1 Особенности комбинационной столкновительной
накачки
§2.2 Математическая модель кинетических процессов
в смеси £>2 -С
§2.3. Гомогенный Д-СОг -ТГДЛ
§2.4 Д - СС)2 -ТГДЛ на смешении газов в сверхзвуковом
потоке
§2.5 Математическая модель колебательной кинетики
смеси СО-СД -Не
§2.6 Гомогенный тепловой газодинамический лазер
на смеси СО-СД -Не
§2.7 ТГДЛ на смеси СО - СУ, - Не в режиме подмешивания
СД в охлажденный сверхзвуковой поток СО-Не
Выводы
Глава 3. Тепловые газодинамические лазеры на частичной

инверсии
§3.1 Образование частичной инверсии при охлаждении
в сверхзвуковом потоке предварительно нагретого газа
§ 3.2 Исследование зависимости коэффициента усиления в гомогенном сверхзвуковом потоке смеси D2 - HCl-Не
от параметров торможения, состава смеси, формы сопла
§3.3 Расчет коэффициента усиления в сверхзвуковом потоке смеси D2 - HCl -Не(Аг) в рамках ангармонической
модели колебательной моды HCl
§3.4 ТГДЛ на смесях D2 - HCl - Ar (Не) в режиме
подмешивания HCl в охлажденный поток D2 - Ar(Не)
§3.5. Исследование кинетических и химических процессов
в сверхзвуковом потоке смеси Н2 - HCl -Ar в сопле Лаваля
Выводы
Глава 4. Расчетно-теоретическое исследование теплопереноса при дистанционном разрушении материалов излучением
мощных лазеров
§4.1 Физические модели. Построение математических
моделей и алгоритма
§ 4.2 Взаимодействие непрерывного лазерного
излучения с материалами
§ 4.3. Изучение механизма резки сталей слабо-сфокусированным излучением импульсно-периодического ССЬ-лазера
§ 4.4 Моделирование тепломассопереноса при дистанционной резке стальных пластин конечной толщины излучением мощного импульсно-периодического
СОг-лазера
Выводы

Г лава 5. Численное исследование эффектов вихреобразования в потоках газа и газодинамических явлений на поздней
стадии лазерной искры
§5.1 Математическое моделирование неустановившихся
аэрогидродинамических течений
§5.2 Выбор численной схемы
§5.3. Численное решение уравнений одномерной
акустики
§5.4.Результаты двумерных численных расчетов
обтекания потоком газа внутренней полости в канале
§5.5. Газодинамические эффекты на поздней стадии
лазерной искры
§5.6. Затухание ударной волны в горячей полости
§5.7. Динамика образования вихря в горячей полости
плазмы и его движение
Выводы
Глава 6. Исследование химической кинетики и массопереноса в плазменных струях реакторов для осаждения
тонких пленок
§ 6. 1 Анализ течения газа в химическом реакторе
с возвратными струями
§6.2 Особенности диффузионных процессов в реакторах
для нанесения тонких пленок
§6.3 Математическое моделирование гетерогенной
кинетики водородных плазменных струй
§6.4 Моделирование взаимодействия водорода с расширяющейся струей плазмы аргона в режиме
подмешивания
§6.5 Кинетика и массоперенос углеводородов в

дистанционной резки стальных пластин импульсно-периодическим и непрерывным излучением [19*]. Показано, что возможны режимы, когда дополнительные затраты энергии на испарение материала при импульснопериодической резке способствуют интенсификации процесса выноса расплава из зоны взаимодействия. Поэтому резка импульснопериодическим излучением большой скважности может быть существенно эффективнее резки непрерывным излучением.
Четвертый параграф четвертой главы посвящен изучению закономерностей дистанционной резки сталей излучением мощного СО2-лазера и разработке моделей этого процесса как для тонких, так и для толстых пластин [20*, 21*]. Для поиска эффективных режимов резания и качественного выбора оптимальных параметров предложена аналитическая модель, позволяющая ориентироваться в том многообразии параметров, которые характерны для дистанционного разрушения импульсно- периодическим излучением.
Используя механизм дистанционной резки сталей,
апробированный для условий резки ипульсно-периодическим излучением СО^-лазера мощностью < 500 Вт тонких пластин (-0.5 мм) за счет выбора размера пятна фокусировки, проведено исследование эффективности дистанционной резки лазера МЛТК-50. Рассматриваются режимы, где затраты на испарение материала в импульсно-периодическом случае компенсируются более интенсивным массопереносом, и изучается динамика перехода от одного режима к другому.
В пятой главе исследуется роль вихревых движений, возникающих при взаимодействии газовых потоков с полостями [26*-28*]. В первом параграфе пятой главы приведена система газодинамических уравнений в общем виде для вещества с произвольным уравнением состояния в случае, когда вместо уравнения энергии используется уравнение энтропии [26*, 27*]. Во втором параграфе приведена численная