Modeling of plasma affected thermal profile in solids during laser materials processing

Other Title(s)

نمذجة السلوك الحراري المتأثر بالبلازما في المواد الصلبة خلال معالجتها بالليزر

Joint Authors

Ulwan, Adil Abbas
Husayn, Muhammad Abd al-Amir
Salim, Jawamir Majid

Source

Iraqi Journal of Laser

Issue

Vol. 2, Issue A (31 Dec. 2003), pp.21-27, 7 p.

Publisher

University of Baghdad Institute of Laser and Plasma for Postgraduate Studies

Publication Date

2003-12-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

7

Main Subjects

Physics

Topics

Abstract AR

يستعرض هذا البحث طريقة جديدة للتعشيق الحراري بوجود طور البلازما حيث تم احتساب التوزيع الزمني للفيض الحراري الواصل إلى سطح المعدن ثم احتساب التوزيع الحراري المكاني و الزمني في المعدن.

يبين هذا النموذج بان درجة حرارة السطح المتبخر تعتمد على الفرق بين القدرة الممتصة و بين المعدل الزمني للطاقة المستهلكة في التبخر، فعندما تكون شدة قدرة الليزر الساقطة بين107 و 108 واط/سم2 سترتفع درجة حرارة البخار و تتعدى الدرجة الحرجة لقدح البلازما، و بذلك ستتكون البلازما على سطح المعدن.

تم احتساب كثافة البلازما عند قيم مختلفة لضغط و درجة حرارة البخار على سطح المعدن و ذلك باستخدام علاقة بولتزمان الخاصة بحساب دالة التوزيع الالكتروني.

و قد استخدم هذا الاحتساب في تحليل التوزيع الزمني لصافي الفيض الحراري الذي سيسقط على سطح المعدن الصلب.

لقد اثبت هذا التحليل النظري إن صافي الفيض يتلاشى عندما تكون كثافة البلازما عالية.

و هكذا فقد تم نمذجة التوزيع المكاني و الزمني للسلوك الحراري في المعدن الصلب بالاعتماد على صافي الفيض الحراري الواصل لسطح المعدن.

Abstract EN

A new scheme of plasma-mediated thermal coupling has been implemented which yields the temporal distributions of the thermal flux which reaches the metal surface, from which the spatial and temporal temperature profiles can be calculated.

The model has shown that the temperature of evaporating surface is determined by the balance between the absorbed power and the rate of energy loss due to evaporation.

When the laser power intensity range is 107 to108 W/cm2 the temperature of vapor could increase beyond the critical temperature of plasma ignition, i.e.

plasma will be ignited above the metal surface.

The plasma density has been analyzed at different values of vapor temperature and pressure using Boltzmann’s code for calculation of electron distribution function.

This analysis has been used to determine the temporal distribution of the net heat flux, which reaches the solid surface.

The net heat flux has been proved to vanish at high plasma density.

Accordingly the temporal and spatial distributions of temperature profiles within the solid metal have been modeled depending upon the net heat flux which reaches the target surface.

American Psychological Association (APA)

Husayn, Muhammad Abd al-Amir& Salim, Jawamir Majid& Ulwan, Adil Abbas. 2003. Modeling of plasma affected thermal profile in solids during laser materials processing. Iraqi Journal of Laser،Vol. 2, no. A, pp.21-27.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-366491

Modern Language Association (MLA)

Ulwan, Adil Abbas…[et al.]. Modeling of plasma affected thermal profile in solids during laser materials processing. Iraqi Journal of Laser Vol. 2, no. A (2003), pp.21-27.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-366491

American Medical Association (AMA)

Husayn, Muhammad Abd al-Amir& Salim, Jawamir Majid& Ulwan, Adil Abbas. Modeling of plasma affected thermal profile in solids during laser materials processing. Iraqi Journal of Laser. 2003. Vol. 2, no. A, pp.21-27.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-366491

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 27

Record ID

BIM-366491