纳秒激光烧蚀铝靶羽流流场能量转化过程分析

为研究高能脉冲激光烧蚀铝靶材瞬态流动过程和形成的羽流流场能量转化过程，采用阴影法对纳秒激光烧蚀铝靶羽流膨胀及演化过程进行研究，得到烧蚀流场演化时序图；利用动量守恒方程，建立烧蚀羽流在环境气体中膨胀模型。由实验测量结果，通过对流场参数的无量纲化处理，分析得到烧蚀流场无量纲羽流动能、环境气体动能以及热能之间的能量转化过程。研究表明，初始时刻，由于烧蚀压要远大于环境气压，羽流膨胀与真空中的自由膨胀行为类似，此后，羽流动能逐渐转化为环境气体动能和热能；当无量纲激波半径为1时，羽流的无量纲动能等于被羽流推起的气体的动能，而热能约等于总能量的1/2，最终全部转化为羽流和环境气体热能。