|
2.5 Кризис кипения
Как упоминалось выше, было обнаружено небольшое количество капель. служил даже при слабом лазерном воздействии, когда скорость абляции хорошо описывается моделью, основанной на концепции нор- mal испарение. Возможная физическая причина выброса расплава В таком режиме давление отдачи испаряющегося материал, который действует на расплавленное дно абляции пятно, разбрызгивающее материал в радиальном направлении [30]. В пределах- увеличение лазерного излучения, переход от нормального испарения происходит фазовый взрыв, так что расплавленный материал разрушается вниз в пар и капли в результате взрывного кипения. Еще одно неотъемлемое явление кипения - критическое состояние кипения. sis, который может проявиться во время лазерной абляции, следует считается. Закипание начинается, когда температура жидкости в объеме немного превышает температуру насыщения (кипения) под давлением отсутствие паров окружающей среды над поверхностью жидкости (например, из-за к тепловому потоку, подводимому к жидкости от нагретой пластины помещен в глубину жидкости) [31, 32]. Пузырьки пара при этом производятся на пластине, сначала в центрах ядер. очищение (пузырьки газа, микродолины и т. д.), затем подъем к поверхность (пузырьковое или нормальное кипение). Было показано, как- даже если нормальное кипячение вызывает серьезные препятствия во время как стадии образования пузырей, так и стадии диффузии, и, следовательно, это механизм абляции не важен для лазерных импульсов короче чем ∼ 100 нс [3, 32]. Если жидкость сильно перегрета по сравнению с температурой насыщения (например, при внезапном сбросе давления) образуются пузырьки пара по всему объему жидкости, в которой происходит взрывное кипение или фаза взрыв. При большом тепловом потоке, подводимом к жидкости через нагревательная пластина, кипение переходит из пузырькового режима к фильму. Преобразование - это пороговый процесс и называется кризисом кипения [31]. Принципиальная особенность пленочного кипения заключается в том, что припластинчатый слой жидкого Quid нагревают до температуры интенсивного зародышеобразования, так что пузырьки сливаются вместе и жидкость отделяется от нагрев пластины паровым слоем, что приводит к гораздо меньшему тепловыделению. скорости переноса по сравнению с пузырьковым кипением. Этакий кризис кипения, который может развиться при НОАК. условий, схематически представлена на рис. 7. Это уже было отметил, что скорость гомогенного зародышеобразования резко возрастает. матически с незначительным перегревом. Значение перегрева в подповерхностных целевых областях ∆T зависит от связи вещества и может быть значительным при лазерной абляции условия (см. Таблицу 2). Таким образом, в глубине цели где достигается максимум температуры, зародышеобразование частота выше, чем ближе к поверхности (рис. 7а). При некотором значении перегрева пузырьки могут сливаться в большой объем пара (рис. 7б), который вспыхивает из-за продолжающееся испарение с его поверхности и гра- проходит через тонкую жидкую пленку, отделяющую пузырь от внешнее пространство (рис. 7в). С прерыванием лазерного импульса, быстро Расширение факела приводит к резкому снижению давления пара. над поверхностью цели, что, в свою очередь, вызывает пар
пузырь будет расти дальше и в конце концов лопнуть (рис. 7d). Такие картина, скорее всего, будет развиваться для материалов, позволяющих кон- возможный подповерхностный обогрев, как обсуждалось выше. Возможно, описанное явление является причиной кратеров PLA. с сколами на поверхности плит, которые могут возникнуть в результате выброс пара с целевой глубины, при этом внешний более холодный Слои могут затвердевать на краях облучаемого пятна [30].
Экспериментальное исследование в принципе могло бы прояснить, кризис кипения действительно возникает из-за подповерхностного нагрева на лазерная абляция. Если да, это накладывает ограничение на приложение нашей модели при высоких нагрузках. С другой стороны, форма- образование пузырька пара под поверхностью должно уменьшить эффект подповерхностного нагрева за счет скрытой теплоты парообразования. Поэтому он может предположить, что значения Tc, оцененные в Настоящие расчеты (Таблица 3) предоставляют верхние пределы, по существу,
времени термодинамической критической температуры. Более того сложная модель необходима для описания тепловых процессов в мишени в условиях, когда кипение кризис развивается.
Рис. 7. Схематическое изображение развития «кризиса кипения» во время ing PLA твердых тел. Из-за перегрева приповерхностных слоев мишени материала ядра пара сливаются, в результате образуется большой пузырь, который лопается после окончания лазерного импульса
Do'stlaringiz bilan baham: |
