强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究

王振宝; 吴勇; 杨鹏翎; 冯国斌; 张磊

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强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究

王振宝, 吴勇, 杨鹏翎, 冯国斌, 张磊

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王振宝, 吴勇, 杨鹏翎, 冯国斌, 张磊. 强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2061-2065.

引用本文:

王振宝, 吴勇, 杨鹏翎, 冯国斌, 张磊. 强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2061-2065.

Wang Zhenbao, Wu Yong, Yang Pengling, Feng Guobin, Zhang Lei. Numerical simulation and experiment on temperature fields distribution of aluminum target under intensive laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7): 2061-2065.

Citation:

Wang Zhenbao, Wu Yong, Yang Pengling, Feng Guobin, Zhang Lei. Numerical simulation and experiment on temperature fields distribution of aluminum target under intensive laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7): 2061-2065.

强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究

1.
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西西安 710024

基金项目:

激光与物质相互作用国家重点实验室创新基金（SKL111103）

详细信息

作者简介:
王振宝（1981-），男，副研究员，硕士，主要从事激光参数测量方面的研究。Email：zhenbao_wang98@163.com

中图分类号: TN249

Numerical simulation and experiment on temperature fields distribution of aluminum target under intensive laser

1.
State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter,Northwest Institute of Nuclear Technology,Xi'an 710024,China

摘要: 采用喷砂、磨砂、镀金表面处理工艺得到了铝靶的激光能量耦合系数。从经典傅里叶热传导方程出发，建立了强激光辐照铝靶下铝靶温度场分布数值模拟理论模型。利用有限元软件，模拟计算了连续激光辐照下铝靶的温度场分布，给出了连续均匀光斑和高斯光斑辐照下，不同表面处理工艺的铝靶所对应的最大温升。开展了铝靶强激光辐照验证实验，利用热电偶实际测量得到了辐照激光光斑中心对应的铝靶背表面最大温升，该实验结果与计算结果吻合较好。对铝靶前表面的烧蚀形貌进行了分析，与理论计算的温度场分布情况相符合，验证了数值模拟的有效性。
- 强激光 /
- 表面处理 /
- 耦合系数 /
- 温度场 /
- 有限元
Abstract: Laser energy coupling coefficients of surface of aluminum target were obtained by different technics, such as sandblast, roughening by sand paper and plating gold. According to classical Fourier heat conduction equation, the theoretical model for numerical simulation on temperature fields of aluminum target under intensitive laser was built up. The software based on finite element method was used to analyze temperature field distribution of aluminum target under continuous-wave (CW) laser irradiation. Temperature field distribution of aluminum target with different surface roughness was calculated, when incident laser was regular beam or Gauss beam. In authentication test, the maximum temperature rise of back surface at the center of laser beam which irradiated on surface of aluminum target was measured by thermocouple. Comparison of the numerical results with the experimental results shows the availability of the finite element method. Analyzing ablation morphology after laser irradiation, the results are coincident with the numerical simulation.
- intensitive laser /
- surface treatment /
- coupling coefficient /
- temperature field /
- finite element

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强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究

1. 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西西安 710024

作者简介:
王振宝（1981-），男，副研究员，硕士，主要从事激光参数测量方面的研究。Email：zhenbao_wang98@163.com

收稿日期: 2013-11-05
修回日期: 2013-12-03
刊出日期: 2014-07-25

基金项目:

激光与物质相互作用国家重点实验室创新基金（SKL111103）

中图分类号: TN249

关键词:

摘要: 采用喷砂、磨砂、镀金表面处理工艺得到了铝靶的激光能量耦合系数。从经典傅里叶热传导方程出发，建立了强激光辐照铝靶下铝靶温度场分布数值模拟理论模型。利用有限元软件，模拟计算了连续激光辐照下铝靶的温度场分布，给出了连续均匀光斑和高斯光斑辐照下，不同表面处理工艺的铝靶所对应的最大温升。开展了铝靶强激光辐照验证实验，利用热电偶实际测量得到了辐照激光光斑中心对应的铝靶背表面最大温升，该实验结果与计算结果吻合较好。对铝靶前表面的烧蚀形貌进行了分析，与理论计算的温度场分布情况相符合，验证了数值模拟的有效性。