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强激光与材料相互作用的主要效应之一是热效应,较低功率密度(10<2>~10<3>W/cm<2>)的激光束数秒时间的辐照引起靶材的温升,对现阶段高技术某课题研究有重要意义.该论文主要以航空工业广泛使用的30CrMnSiA钢为对象,从实验上和理论上分别研究了样品处于自然对流和切向气流环境中在激光加载下的温度响应.实验用红外热像仪和金属镍铬-镍铝热电偶丝分别对靶前、后表面温度同时进行了诊断.测量结果表明,在激光作用下靶材的温升效应除了与激光的平均功率密度、脉冲结构、靶厚度等因素有关外,还与靶材前表面的对流换热状况有较大的关系.当靶表面有0.1~0.2M的切向气流时,材料的温升曲线明显低于靶处于空气自然对流环境下的温升曲线,并且随气流速度的增大温升曲线下降愈多.应用高速气流换热的动力学理论研究了对高速气流与靶表面换热量起决定作用的因素,当气流速度较低,以至于是激光加热比较起来气动加热完全可忽略时,气流的换热将使得激光热效应引起的破坏阈值增加.文中还用有限元方法对重复频率脉冲激光作用下材料的温度响应做了二维的数值模拟计算,计算结果表明靶材表面的温升呈现随激光脉冲周期振荡逐次上升的特性,这种特性随靶内距激光作用中心距离的增大而越来越不明显.