Гидродинамическое моделирование индуцированных лазером ударных волн в алюминии в цилиндрически-симметричной постановке

С помощью двумерной осесимметричной физико-математической модели и алгоритма проведено численное исследование задачи об облучении объёмной алюминиевой мишени единичным фемтосекундным лазерным импульсом. Задача имеет ряд фундаментальных и практических приложений, связанных с упрочняющим воздействием остаточных пластических деформаций после прохождения индуцированной лазером ударной волны, в частности лазерное ударное упрочнение, также известное в литературе как лазерная ковка, лазерный наклёп или лазерный пининг. Осевая симметрия лазерного пучка позволяет уменьшить размерность задачи с трёхмерной до двумерной и существенно сэкономить вычислительные ресурсы. Использовано полуэмпирическое уравнение состояния алюминия в форме Ми — Грюнайзена с подстройкой параметров по холодной кривой металла и данным ударно-волновых экспериментов. Исследован закон распространения и затухания ударной волны, выделены стадии одномерного, переходного и полусферического распространения ударной волны. Описаны размеры и форма области, на которую может быть осуществлено упрочняющее воздействие единичным фемтосекундным лазерным импульсом.