1 广东工业大学 机电工程学院, 广东 广州 510006
2 广州市非传统制造技术及装备重点实验室, 广东 广州 510006
使用纳秒Nd:YAG脉冲激光进行了微米厚铜箔的激光诱导喷射机制研究。通过控制激光脉冲能量10~500 μJ, 揭示了三种不同的喷射现象: 无喷射、稳定喷射和溅射。在稳定喷射模式中, 发现了由单一脉冲同时引发的向前和向后喷射现象, 可同时在接收层与靶材层方向制备出微细结构。用有限元方法对激光辐照产生的温度场和铜箔相变进行了计算, 揭示了纳秒激光诱导喷射主要是由气相膨胀所带动的流体动力学所引起, 并界定了发生稳定喷射所需的激光能量阈值。采用Rayleigh-Plesset方程对激光诱导的汽泡动力学进行了计算, 分析认为汽泡的迅速扩张和收缩, 是分别引起向前和向后喷射的主要原因。根据实验和仿真结果, 提出了通过控制激光参数实现稳定喷射的方法。
激光诱导向前转移 喷射机制 数值仿真 激光诱导空化 laser-induced forward transfer ejection mechanism numerical simulation laser-induced cavitation 红外与激光工程
2019, 48(2): 0206003
1 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
2 广州市非传统制造技术及装备重点实验室, 广州 510006
采用介观尺度的格子玻尔兹曼方法, 结合气-液两相流模型, 对藻酸盐溶液的激光诱导液体转移进行了三维模拟.为获取气-液两相流模型的入口条件, 引入Rayleigh-Plesset方程对等离子体气泡的演化进行计算.数值模拟结果与之前的实验结果吻合, 反映了气泡形状变化和液体的向前向后转移现象.仿真研究表明液体的激光诱导转移机制主要与气泡动力学有关, 气泡的快速膨胀将引发向前转移, 而气泡的剧烈收缩是形成向后转移的主要原因.
激光诱导转移 格子玻尔兹曼方法 激光诱导等离子体 数值仿真 两相流模型 Laser-induced forward transfer Lattice Boltzmann method Laser-induced plasma Numerical simulation Two-phase flow model
