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龙图腾网获悉长春理工大学申请的专利一种窄脉冲激光诱导冲击波数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120373007B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510408806.2，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种窄脉冲激光诱导冲击波数值模拟方法是由李昌立;孙晓宇;郝柯淏;柴晖;马蕾浩设计研发完成，并于2025-04-02向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种窄脉冲激光诱导冲击波数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种窄脉冲激光诱导冲击波数值模拟方法，包括：获取激光参数与金属靶材参数；计算激光能量的空间分布，对激光烧蚀区域进行网格划分，生成二维数值网格；基于金属相变传热模型，引入粒子蒸发背向散射系数，构建激光烧蚀模拟模型；进行设定时间区间内蒸汽膨胀引发的冲击波传播状态模拟，获得knudsen层外蒸汽流动的状态物理量作为冲击波模型中的冲击波初始边界条件；基于冲击波模型的控制方程，结合环境气体状态在冲击波传播模拟过程中更新流体介质参数，迭代计算得到冲击波在时间区间内不同步长下的瞬时演化特性。本发明能够精确预测激光烧蚀过程中的冲击波动态演化特性，为激光加工、激光推进、激光冲击强化等领域提供了技术保障。

本发明授权一种窄脉冲激光诱导冲击波数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种窄脉冲激光诱导冲击波数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：获取激光参数与金属靶材参数； S2：将所述激光参数中的激光能量作为热源项，计算激光能量的空间分布，利用有限元法对所述金属靶材的激光烧蚀区域进行网格划分，生成二维数值网格； S3：基于金属相变传热模型的金属相变过程描述、相界面移动过程描述，引入粒子蒸发背向散射系数，构建激光烧蚀模拟模型；利用所述激光烧蚀模拟模型在所述二维数值网格中进行设定时间区间内激光烧蚀过程中蒸汽膨胀引发的冲击波传播状态模拟，并动态更新烧蚀界面，获得knudsen层外蒸汽流动的状态物理量； S4：构建冲击波模型，将时间区间内knudsen层外蒸汽流动的状态物理量作为冲击波模型中的冲击波初始边界条件，将冲击波前后流体介质状态变化的守恒方程作为冲击波模型的控制方程，所述流体介质包括knudsen层外蒸汽和环境气体； S5：基于所述冲击波模型的控制方程，结合环境气体状态在冲击波传播模拟过程中更新流体介质参数，并迭代计算得到冲击波在时间区间内不同步长下的瞬时演化特性； 金属相变传热模型包括三个阶段的相变传热方程：烧蚀界面温度低于金属熔点的无相变传热阶段，烧蚀界面温度介于金属熔点与沸点之间的固液相变传热阶段，以及烧蚀界面温度高于沸点的气液相变传热传质阶段；其中： 固液相变阶段采用考虑熔化潜热的动态比热容； 气液相变阶段采用考虑熔化潜热和蒸发潜热的动态比热容； 靶材吸收激光能量后，温升至固液相变点，根据相变传热理论，传热方程将为： 式中，为固相率，为相变潜热，为比热容，为温度，为密度，为固相比例，k为导热系数，t为时间，激光光束作用反方向为z轴，水平方向为r轴； 当=1时，靶材为固体纯相，则： 带入相变传热方程整理可得： 其中，由于相变过渡区的存在，需要对相变潜热问题进行处理，则对比热容需采用动态比热容方式进行描述： 式中，表示熔化潜热，，整体表示熔化潜热系数，表示靶材熔点，表示熔化过渡区，为恒定热容； 对于气液相变阶段热容将被修改为： 式中，表示蒸发潜热，，表示蒸发潜热系数，表示靶材熔点，表示蒸发过渡区； 根据三个阶段的相变传热方程得到关于温度、冲击波压力、流体介质速度和密度的固-液相界面控制方程和气-液相界面控制方程；利用上述关系结合公式可以得到固-液相界面的控制方程： 质量守恒方程： 动量守恒方程： 能量守恒方程： 式中，为温度，为速度矢量，为密度，为比热容，为压力，为单位矩阵，k为导热系数，μ为动力粘度；为达西摩擦力： 式中，为Carman-Kozeny渗流系数，为Carman-Kozeny常数，是为了控制分母不为0的极小常数；为孔隙度即固-液相变过程中的液相体积分数： 利用上述关系结合公式还可以得到气-液相界面的控制方程，考虑Marangoni效应，表达式为： 式中，为表面张力系数，为气液界面法向矢量。

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