Физические модели воздействия лазерного излучения на конденсированные вещества в лазерной технологии получения материалов

• Автор: Гусаров, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 290 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. СИЛЬНЫЕ ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ

1.1. Состояние проблемы

1.1.1. Количество газодинамических граничных условий испарения/ конденсации

1.1.2. Тангенциальная составляющая скорости при испарении и конденсации

1Л .3. Задача в полупространстве для газовой смеси

1Л .4. Простейшие аналитические аппроксимации

1.2. Испарение/конденсация однокомпонентного газа

1.2.1. Модель

1.2.2. Численный метод

Равновесное дискретное распределение
Дискретизация пространства и времени
Г раничные условия
1.2.3. Результаты и обсуждение
Испарение
Конденсация
1.2.4. Применение к лазерной абляции
1.3. Степень ионизации при сильном испарении металлов
1.3.1. Насыщенный пар
1.3.2. Модель
Кинетические уравнения
Граничные условия
1.3.3. Численный метод
Уравнение для нейтралов
Уравнение для ионов
1.3.4. Результаты и обсуждение
1.4. Выводы
2. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА В ПЛОТНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ
2.1. Эффективная теплопроводность порошковых слоев
2.1.1. Состояние проблемы
2.1.2. Модель дискретных тепловых сопротивлений

Регулярная упаковка одинаковых сфер
Случайная упаковка одинаковых сфер
2.1.3. Тепловое сопротивление контакта между двумя частицами
Теплообмен через газовый зазор
Предел малой теплопроводности газа
Малая теплопроводность газа при точечных контактах между
частицами
Численный расчёт
2.1.4. Анализ экспериментальных данных
Зависимость от давления газа
Зависимость от типа газа
Зависимость от размера частиц
Особенности порошковых слоев
2.2. Перенос излучения в многофазных гетерогенных средах
2.2.1. Состояние проблемы
2.2.2. Векторная модель УПИ
Эффективные коэффициенты экстинкции и рассеяния
Матричная фазовая функция рассеяния
2.2.3. Предельные случаи
Упакованные слои непрозрачных частиц
Гетерогенные смеси непрерывных прозрачной и непрозрачной фаз
Малая доля дискретной фазы
2.2.4. Упакованные слои полупрозрачных частиц
Сравнение векторной модели УПИ с моделированием методом
Монте-Карло
Экспериментальная идентификация радиационных свойств с
помощью векторной модели УПИ
2.3. Выводы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАНОСЕКУНДНОЙ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ
3.1. Тепловая модель
3.1.1. Состояние проблемы
3.1.2. Математическая модель
Теплоперенос в мишени
Г азовая динамика
Граничные условия

3.1.3. Численный метод
3.1.4. Результаты и обсуждение
Свойства конденсированной фазы
Динамика наносекундного импульсного лазерного испарения
Эффективность абляции
3.2. Формирование потоков пара
3.2.1. Состояние проблемы
3.2.2. Математическая модель
Начальная стадия
Заключительная стадия
Энергетические и угловые распределения
Численные методы
3.2.3. Результаты и обсуждение
Абляция в вакууме
Абляция в буферном газе
Сравнение с экспериментами
3.3. Образование кластеров в продуктах абляции
3.3.1. Состояние проблемы
3.3.2. Математическая модель
Химическая кинетика
Начальные условия
Динамика расширения
Термодинамические свойства
Сечения столкновений
3.3.3. Результаты и обсуждение
3.4. Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ
4.1. Перенос излучения в порошковых слоях
4.1.1. Состояние проблемы
4.1.2. Модель
Эффективные радиационные свойства порошкового слоя
Численный метод
Одномерное приближение
4.1.3. Результаты и обсуждение
Коэффициент поглощения оптически толстых порошковых слоев

Рис. 1.8. Функция распределения по скоростям/на поверхности конденсированной фазы при конденсации с отношением давлений ра1р5 = 2 и следующих температурных отношениях: (а), Та1Т5 = 0.2; (б), Т„/Т$ = 4. Нормирующие постоянные даны в Таблице 1.1.