بررسی عددی انتقال حرارت لیزری در یکمیکروفیلم سه بعدی با معادلات تأخیر فاز دوگانه

انتقال حرارت در ابعاد میکرو با پاسخهای زمانی کوتاهتر از نانوثانیه باید با دقت بیشتری بررسی شود، زیرا در انتقال حرارت در مقیاس میکرو ابعاد فیزیکی از نظر بزرگی در حدود مسیر آزادمتوسط است و در نتیجه زمان پاسخ برای انتقال گرما در حدود زمان آزاد متوسط میباشد. برای بررسی انتقال حرارت در گرمایش لیزری یک میکروفیلم، با استفاده از معادله انتقال حرارت سه بعدی تأخیر فاز دوگانه، یک حل عددی بر اساس روش اختلاف محدود صریح بکار گرفته شده و آنالیز پایداری برای انتخاب گام زمانی با استفاده از روش ون-نیومن انجام شده است. اثر لیزر متحرک با سرعت ثابت اعمال شده به جسم به صورت یک منبع انرژی حجمی که تابع مکان و زمان است مدل شده و جنس میکروفیلم مورد بررسی فلز طلا می باشد. سپس با مقادیر خاص تاخیر زمانی دما و شار حرارتی نتایج توزیع دما و عمق نفوذ برای مدل های پارابولیک (کلاسیک دیفیوژن) و هایپربولیک انتقال حرارت محاسبه واین نتایج با نتایج متناظر مدل تاخیر فاز دوگانه مقایسه شده است. سطح دمای به دست آمده از حل عددی مدل پارابولیک بزرگتر از مدل هایپربولیک و مدل هایپربولیک نیز بزرگتر از مدل تاخیر فاز دوگانه می باشد، اما عمق نفوذ شار حرارتی اعمال شده به سطح جسم در مدل پارابولیک کمتر از مدل هایپربولیک و هایپربولیک نیز کمتر از مدل تاخیر فاز دوگانه می باشد.

کلیدواژه ها:

معادله تأخیر فاز دوگانه ، معادله سهموی ، معادله هایپربولیک ، توزیع دما ، عمق نفوذ