Численное моделирование процесса лазерной сварки стыковых соединений сталей толщиной 1...12 мм - page 5

оценки , процессы вторичной ионизации становятся существенными
при температурах Т 3 . . . 3,5 эВ. Достижение таких температур в
среде канала (T 1 эВ) маловероятно. Кроме того, с ростом тем - пературы происходит снижение общей плотности частиц среды из -за
теплового расширения , что также существенно снижает вероятность
процесса вторичной ионизации . Полагаем, что на моделируемую область действует направленное
сверху излучение лазера . Для конкретности в расчетах использовалось
излучение с длиной волны 10,6 мкм. Распределение энергии в сечении
луча полагаем известным (в расчетах принималось нормальное распре- деление). Рефракция лазерного излучения в среде канала. В модели прохо- ждение лазерного излучения через оптически плотную среду рассма- тривается в рамках классической волновой оптики [19]. Рефракция из - лучения в модели определяется как фазовый набег, эквивалентный пе - рекосу плоского волнового фронта при прохождении им участков сре- ды с различной оптической плотностью, где различна фазовая скорость
световой волны (рис. 1). При этом учитывается совокупное действие
на световую волну среды парогазового канала как оптически плотно- го газоподобного диэлектрика, так и ионизированной среды. Фазовые
скорости точек канала vф как функции относительной диэлектрической
проницаемости ε (vф = с /ε1 /2 , где с — скорость света в вакууме ) рас- считываются в зависимости от локальных термодинамических параме - тров при рассмотрении среды канала как неионизированной диэлек - трической среды , характеризуемой коэффициентом поляризуемости α , давлением р и температурой Т :
εн =
3kT ε 0 + 2pα
3kT ε 0 − pα
, (1)
где ε0 — диэлектрическая проницаемость вакуума; εн — относитель -
Рис . 1. Искажение волнового фронта лазерного излучения в среде канала, имею- щей фокусирующие и дефокусирующие свойства
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н .Э. Баумана . Сер . “Машиностроение”. 2005. № 3 71