xy112 发表于 2010-5-16 06:15:04

关于激光加热的热源加载形式

关于激光加热的热源加载形式

看了版上一些讨论关于如何加载激光热源的帖子,觉得好多人做计算时, 都只求获得加载的形式,而不求理解其物理意义。其实如果从物理意义出发,得到加载热源的形式是很容易的。

例如在平板上加载一个空间上呈高斯分布的激光热源,其功率随时间而变化,
则需要以下参数:
1。 激光功率P。单位: W   
2。 激光半径r,单位: m   
3。表面反射率R。单位: 无   
4。optical absorption coefficient a 单位: m^-1, 或 optical penetration depth:a^-1单位: m   

激光热源可以用表面热流(W/m^2) 或体热源 (W/m^3)来表示,关键取决与平板厚度d和optical penetration depth a^-1 的比较。

1。表面热流形式 (d>>a^-1)

Q(x,y,t)= P*(1-R)/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)

其中P*(1-R)是真正被平板吸收热激光功率。 exp(-(x^2+y^2)/r^2)代表空间高斯分布, 有些文献中会出现exp(-2*(x^2+y^2)/r^2),这是由于高斯半径定义为激光光强1/e和1/e^2的区别。

2。体热源形式 (d~a^-1)

Q(x,y,z,t)= P*(1-R)*a/(Pi*r^2)*exp(-(x^2+y^2)/r^2)*exp(-a*z)

可以看出和表面热流形式相比,多出一项exp(-a*z)代表光在物体中的吸收。
另外前面也要多乘个系数a,所以单位是W/m^3.

以上的公式其实可以从求解光在物体中传播的Maxwell方程得到,因为光也是电磁波。

当 (d>>a^-1)时,表面热流形式和体热源形式对于解传热方程是一样的。
对于金属,a^-1一般在10~50nm之间。

对于其他空间分布的激光光源,只用替换后面的exp形式。

valley2011 发表于 2011-2-2 10:45:41

不错,学习学习

yxsensing 发表于 2018-8-1 15:49:40

长波通滤光片特性是让某一长波波段范围的光透过,而让另一波段范围内的光截止,具有高透过率和宽截止带以及膜层牢固度好的特点,长波通波长主要有:400nm,420nm,450nm,470nm,500nm,550nm,560nm,600nm,650nm,700nm,800nm,900nm,940nm,950nm等;
https://ss2.meipian.me/user/44614175/c807fd5f4a600001b0a93ebf10e02060.jpg-mobile
短波通滤光片特性是让某一短波波段范围的光透过,而让另一波段范围内的光截止,具有高透过率和宽截止带以及膜层牢固度好的特点,短波通滤光片主要有:500nm,510nm,520nn,600nn,620nm,650nm,670nm,700nm,750nm,780nm,800nm等。
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