[发明专利]一种激光加热悬浮小球的方法及能量分布计算方法

摘要

本发明涉及一种激光加热悬浮小球的方法及能量分布计算方法，其特征在于：将悬浮小球置于正多面体的中心，多个激光源布置于正多面体的角点，多束激光通过发射相同功率的激光对小球进行加热，直至小球融化。

主权项

1.一种激光加热悬浮小球的能量分布计算方法，将悬浮小球置于正多面体的中心，多个激光源布置于正多面体的角点进行加热，将每束激光在小球表面的分布进行网格划分，即按等距分为多个圆环，每一圆环对应的弦心角90°/环数，然后根据激光束能量、激光束直径、小球直径、圆环的面积和吸收率可计算出任一圆环吸收的能量，进而可以算得小球表面的能量分布，其特征在于：对于每一束激光都有一个通过球心的圆面与其垂直，且激光能量在该圆面上是均匀分布的，其能量密度为：其中I为单束激光的能量，R为激光束的半径；将照射到球面上的激光进行切向和法向的分解，则法向能量密度：n＝m sinθ其中θ为激光束与球面接触点切线的夹角；球面圆环对应的面积：ds＝2πr²cosθdθ其中r为小球的半径，假设小球材料的吸收率为α，则每一微圆环表面吸收的能量为：n×α×ds这样对于弦心角从θ₁变化到θ₂的球面圆环来说，其面积为：s＝2πr²(sinθ₂‑sinθ₁)其吸收的能量为：将每一圆环上吸收的单束激光的能量在圆环面积上进行平均分配，为：然后将球面上同一区域不同激光束在此的能量密度进行加和，即可得到所有激光束在此的总的能量密度分布。