项目名称: 脉冲激光加热的微尺度导热和熔化耦合传热问题研究

项目编号: No.51476102

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 李凌

作者单位: 上海理工大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 课题研究纳米金属薄膜在超短脉冲激光加热下的微尺度导热和熔化耦合传热问题。在激光照射下薄膜可能会发生熔化现象,激光与材料的相互作用影响熔化的发生,同时熔化后形成的固液界面存在卡皮查热阻,又会反过来影响热传导的进行,在这个过程中涉及到了时间和空间上的微尺度效应,因而经典的傅里叶导热定律不再适用。课题将兼顾双温度模型与传统分子动力学模型各自的优点,提出一个新的混合模型,即将两种模型耦合起来,同时通过将Mie散射理论引入到激光加工过程中而获得激光能量的空间分布规律,从而对该过程中的各种传热现象进行研究,以获得超短脉冲激光加工过程中金属薄膜内部发生的超高速导热和熔化传热过程的物理机理和传热规律,并进行相关的实验研究和验证。课题的研究工作对于推进这种技术在材料精细制造加工中的应用非常有价值。

中文关键词: 脉冲激光;微尺度传热;耦合传热

英文摘要: The coupled heat transfer problem of the microscale heat conduction and melting of nano metal films under ultra short pulsed laser will be studied. The microscale effects on both time scale and space scale are involved in this process and therefore the Fouriers Law is not applicable any more. In order to take advantage of the merits of both the two-temperature model and the molecular dynamics method a new mixed model that couples these two models together is presented. At the same time the spatial distribution rule of the laser energy will be obtained by introduce Mie scattering theory into the laser processing. Then in order to understand the physical mechanism and the characteristics of the high-speed conduction and melting the heat transfer phenomena in this process will be studied numerically. In addition, the relative experiment work will also be carried out. The research work will be very valuable for promoting the application of this technology in the manufacture field.

英文关键词: Pulsed laser;microscale heat transfer;coupled heat transfer

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