重复频率激光辐照柱壳的加热效率

基于傅里叶热传导方程,利用积分变换法推导出连续激光和重复频率(RF)激光束辐照圆柱壳体温度分布的三维近似解析解,给出了重复频率激光相对于连续激光的加热效率表达式.在此基础上,数值计算了45#钢壳体在不同重复频率和旋转角速度下的温升,分析了激光参数和材料热特性对加热效率的影响.研究结果表明,重复频率激光加热壳体的加热效率小于连续激光,随着重复频率的增加而增加并逐渐接近连续激光,且主要取决于两个无量纲参数(Da=4ατ/r20,m=fLτ).对于旋转壳体,环向温度呈周期性振荡分布,其振荡特性取决于激光的重复频率fL和壳体的旋转频率fR的匹配情况,fH=fL/fR越大,振荡的幅度越小,越接近连续激光辐照.研究结果对目标抗激光旋转防护设计具有应用价值.