Отметим также, что процесс схлопывания внутри плазменного
образования сопровождается появлением второго временного макси-
мума в пространственном распределении магнитного давления
P
м
(рис. 7,
а, б
), которое создается увеличивающимся во времени (гради-
ентом концентрации электронов и температуры) в лазерном факеле
спонтанным электромагнитным полем.
На процесс деградации УВ, который наблюдается по мере увеличе-
ния времени
t
, негативным образом накладывается пространственный
характер разлета лазерного факела. Поскольку к этому моменту вре-
мени вся выделившаяся энергия заключена внутри объема лазерного
факела
V
, то увеличение объема
V
∼
r
3
будет сопровождаться силь-
ным падением давления
P
∼
1
r
3
(
ρε
∼
P
,
ρ
∼
1
/V
). Это, в свою
очередь, приведет к значительному уменьшению скорости расшире-
ния лазерного факела
V
∼ ∇
P
/
ρ
∼
1
/r
по мере удаления границы,
разделяющей плазму факела между окружающей средой и металличе-
ской преградой.
Из приведенных на рис. 5,
а, б
, 8,
а
распределений видно, что на
структуру течения и значения всех газодинамических параметров в
лазерном факеле большое влияние оказывает давление
P
∞
в невозму-
щенной газовой среде.
Благодаря снижению внешнего давления от
P
∞
= 1
атм до
P
∞
=
= 0
,
1
атм приблизительно в 2 раза увеличивается продольная ско-
рость движения (вдоль оси
Z
) границы плазменного образования (от
v
УВ
≈
1
км
/
с, для
P
∞
= 1
атм до
v
УВ
= 2
км
/
с, для
P
∞
= 0
,
1
атм).
В отличие от варианта (
P
∞
= 1
атм) для случая
P
∞
= 0
,
1
атм
интенсивность внешней УВ близка к интенсивности сильной удар-
ной волны
ρ
УВ
ρ
∞
≈
(
γ
+ 1)
(
γ
−
1)
. Наблюдается сильный вынос испарен-
ного и ионизованного материала мишени в расчетную область (см.
рис. 5,
г
). Причем наиболее интенсивное движение наблюдается вдоль
оси
Z
, контактная граница приобретает характерную форму клина,
острая часть которого направлена навстречу потоку лазерного излуче-
ния. Температура в плазменной области возрастает по сравнению с ва-
риантом
P
∞
= 1
атм,
q
Laz
= 2
·
10
7
Вт/cм
2
,
E
Laz
= 0
,
3
Дж,
t
Laz
= 500
нс
и составляет
T
≈
30
кK для начальной фазы разлета. В варианте
P
∞
= 0
,
1
атм давление сильно неравномерно распределено по объ-
ему лазерного факела. Его максимум (
P
≈
20
атм) находится вблизи
фронта УВ. При этом внутри плазменного образования давление су-
щественно ниже (
P
≈
2
атм). Такая форма распределения давления
по объему и относительно небольшой уровень динамического напора
приводят к возникновению внутри лазерного факела возвратного дви-
жения (рис. 8,
а
), направленного от поверхности мишени к оси сим-
70 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 4
