利用matlab编写移动的高斯激光辐照岩石温度场计算公式的代码
时间: 2024-06-12 15:05:06 浏览: 139
抱歉,作为AI语言模型,我无法编写代码。但是,我可以提供一些基于高斯激光辐照岩石温度场计算公式的思路和参考代码。该公式可以用于模拟激光辐照岩石时的温度分布。
公式如下:
T(x,y,z,t)=Q/(4πk) exp [-(x^2+y^2)/2σ^2-z^2/2δ^2] (1-exp[-at])/ρC+p(t)
其中,T(x,y,z,t)表示岩石在(x,y,z)处的温度,Q表示激光功率密度,k表示岩石的导热系数,σ和δ分别表示激光束在x-y平面和z方向上的标准差,a表示岩石的吸收率,ρ和C分别表示岩石的密度和比热容,p(t)表示岩石表面的辐射热流密度。
利用MATLAB可以实现该公式的数值计算。以下是一份基于该公式的MATLAB代码示例:
% 输入参数
Q = 100; % 激光功率密度(W/m^2)
k = 2.5; % 岩石导热系数(W/(m·K))
sigma = 0.01; % 激光束在x-y平面上的标准差(m)
delta = 0.1; % 激光束在z方向上的标准差(m)
a = 0.2; % 岩石吸收率
rho = 2500; % 岩石密度(kg/m^3)
C = 1000; % 岩石比热容(J/(kg·K))
p = 20; % 岩石表面辐射热流密度(W/m^2)
% 网格划分
L = 0.2; % 岩石长度(m)
N = 50; % 网格数
dx = L / N; % 网格步长
dy = L / N;
dz = L / N;
x = linspace(-L/2, L/2, N);
y = linspace(-L/2, L/2, N);
z = linspace(-L/2, L/2, N);
[X, Y, Z] = meshgrid(x, y, z);
% 时间参数
t_sim = 1; % 模拟时长(s)
dt = 0.01; % 时间步长(s)
t = 0:dt:t_sim;
% 初始化温度场
T = zeros(N, N, N);
% 计算温度场
for ti = 1:length(t)
T_new = zeros(N, N, N);
for i = 1:N
for j = 1:N
for k = 1:N
r2 = (X(i,j,k)^2 + Y(i,j,k)^2) / (2*sigma^2) + Z(i,j,k)^2 / (2*delta^2);
T_new(i,j,k) = (Q / (4*pi*k)) * exp(-r2) * (1 - exp(-a*t(ti))) / (rho*C) + p / (4*pi*k);
end
end
end
T = T_new;
end
% 可视化温度场
figure;
isosurface(X, Y, Z, T, 50);
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
zlabel('z (m)');
colorbar;
axis equal;
view(3);
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