بررسی عددی انتقال حرارت در لایه های نازک مواد طی فرآیند گرمایش لیزری

در این رساله، مدلی حرارتی برای فرآیند های سوراخ کاری و برش لیزری ارائه شده است. در سوراخ کاری لیزری، پدیده های ذوب و تبخیر در حین فرآیند، مورد بررسی قرار گرفته اند. موقعیت مکانی فصول مشترک جامد-مایع و مایع-بخار، با استفاده از حل معادلات بقای انرژی به دست آمده اند. ارتباط میان دمای اشباع و فشار پس زنی، با استفاده از معادله ی کلازیوس-کلاپیرون در نظر گرفته شده است. همچنین، انتقال حرارت در فاز جامد، با استفاده از روش تقریبی انتگرال حل شده است. معادلات حاکم بر فرآیند، معادلات غیر خطی هدایت حرارتی بوده، و با استفاده از روش اختلاف محدود، به حل آن ها پرداخته شده است. تأثیر پارامتر های مختلف پرتوی لیزری، از قبیل شدت انرژی، شعاع و زمان پالس پرتو، بر روی پروفیل سوراخ ایجاد شده بررسی شده است. نتایج نشان داده است که، با افزایش شعاع پرتوی لیزری، میزان نرخ برداشت ماده کاهش خواهد یافت. همچنین، پدیده ی تبخیر در حین فرآیند برش لیزری مورد مطالعه قرار گرفته، و موقعیت مکانی فصل مشترک جامد-بخار، با استفاده از حل معادلات بقای انرژی به دست آمده است. نتایج به دست آمده، سازگاری قابل قبولی را با داده های آزمایشگاهی نشان می دهند.