УДК 516.6.531.33
В. В. К у з е н о в
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ОСНОВНЫХ ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК В ЛАЗЕРНОМ ФАКЕЛЕ
ВБЛИЗИ АЛЮМИНИЕВОЙ МИШЕНИ
Приведена постановка задачи и выполнено численное моделиро-
вание плазмогазодинамических процессов в приповерхностном ла-
зерном факеле. Численная реализация плазмодинамической моде-
ли основана на многоблочной многосеточной технологии расчетов
на неортогональных структурированных сетках с использованием
схем расщепления по физическим процессам и направлениям. Реше-
ние расщепленных уравнений Рейнольдса найдено с помощью раз-
работанного варианта нелинейной квазимонотонной компактной
дифференциально-разностной схемы повышенного порядка точно-
сти, которая в пространственно гладкой части численного реше-
ния позволяет получить шестой порядок точности.
E-mail:
Ключевые слова
:
лазерное излучение, конденсированные среды, плазмо-
динамическая модель, численные методы, структурированные сетки.
Вопросам взаимодействия лазерного излучения с конденсирован-
ными средами посвящено значительное число работ как теоретиче-
ских, так и экспериментальных [1–8].
Плазменное образование, возникающее над поверхностью конден-
сированной преграды при действии на нее мощного лазерного излу-
чения, может использоваться (в случае его осаждения на подложку)
для получения и обработки многослойных металлических зеркал, со-
здания различного вида пленок в полупроводниковых технологиях.
Данный механизм осаждения может быть использован для образова-
ния слоя нанотрубок на подложке и т.д.
Определенный интерес проявляется в последнее время к приме-
нению мощных лазеров для прецизионной обработки металлических
поверхностей ультракороткими лазерными импульсами. В случае ис-
пользования импульсных лазеров пико- и фемтосекундного диапазо-
нов качество обработки поверхностей значительно выше, чем при ис-
пользовании относительно длинных (наносекундных) лазеров.
Одним из путей создания компактной ракетной техники являет-
ся использование лазерных ракетных двигателей. В настоящее время
известны два типа таких устройств:
первый
— начальный импульс лазерного излучения фокусируется
на поверхности металлической преграды и испаряет ее, а повторный
импульс осуществляет оптический пробой, нагрев и ускорение [3];
второй
тип основан на механизме, который может быть использо-
ван в лазерных воздушно-реактивных двигателях, — в этом случае пе-
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 4 45
