恭喜哈尔滨工程大学路遥获国家专利权
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龙图腾网恭喜哈尔滨工程大学申请的专利一种基于光-热-流多场耦合的激光清洗仿真方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119106551B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411174485.6,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于光-热-流多场耦合的激光清洗仿真方法是由路遥;金桐光;侯守赫;徐建安;展勇;曲东越设计研发完成,并于2024-08-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于光-热-流多场耦合的激光清洗仿真方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于光‑热‑流多场耦合的激光清洗仿真方法。所述方法包括以下步骤:步骤1:光场建模;步骤2:热场建模;步骤3:流场建模;步骤4:引入权重系数,建立光场、热场和流场多物理场耦合模型;步骤5:开展激光清洗仿真研究。所述方法考虑到在激光清洗过程中,不同物理状态会引起不同物理场的权重系数不一致,在激光清洗模型中考虑权重系数所建立的模型会更加准确地反映激光清洗待清洗材料实际过程,解决了在构建的多场耦合模型中,权重系数在以往的研究中被简化和忽视的问题。
本发明授权一种基于光-热-流多场耦合的激光清洗仿真方法在权利要求书中公布了:1.一种基于光-热-流多场耦合的激光清洗仿真方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1:光场建模:构建能量耦合模型,建立基底表面瞬态光学模型;步骤2:热场建模:构建热传导、热流模型,建立高斯分布的激光模型,利用格林函数进行求解,得到表面温度;步骤3:流场建模:构建流场模型,根据粒子流和等离子体膨胀,确定流场边界条件;步骤4:引入权重系数,建立光场、热场和流场多物理场耦合模型:引入权重系数GJ,RJ和LJ,建立光场、热场和流场的多物理场耦合模型;步骤5:开展激光清洗仿真研究;在步骤3中,激光清洗的温度过高,基底材料会融化,形成流场,由此开展激光清洗流场建模,表达式为: 其中,cl,ρl,kl分别为热容,质量密度和液体的导热系数,nx是受激粒子密度,H是蒸气高度,σPI为光电离截面;根据Hertz-Knudsen方程,表面蒸发的速度表示为 其中,p是蒸汽表面压力,ρ是物质密度,m是粒子的平均质量,kb是玻尔兹曼常数,T0,t是表面温度;根据克拉珀龙方程,蒸汽表面压力表示为: 式中pb为1atm,L为目标材料的潜热,Tb是压力pb下的沸腾温度;受激粒子密度nx表示为:nxTp=n0exp-εbkbTp式中,n0为粒子总密度,εb为从基态到第一激发态的能量,Tp为等离子体温度;在步骤3中,在激光清洗过程中,当等离子体向外膨胀时,等离子体长度随时间变化,等离子体膨胀的动力学方程表示为: 式中dXdt、dYdt分别为等离子体边缘X、Y的膨胀速度;热粒子速度v表示为: 基于能量守恒定律,流场边界条件表示为: 在步骤4中,多物理场耦合模型为: 其中,GJ,RJ和LJ分别为光场、热场和流场的权重系数;Ce为电子热容,Te为电子温度,R为反射率,ut表示蒸发速度,k是材料的导热系数,Kd表示为热扩散系数。
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