【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光空化，特別涉及一種激光空化氣泡的數值仿真方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、對于牙根管沖洗問題，近年來隨著激光空化技術的迅速發展，牙根管沖洗的原理是通過高頻脈沖激光給水體注入能量，瞬間產生高溫，使得水體局部汽化，從而生成大量微小氣泡，氣泡群之間發生碰撞，破碎誘導射流，進而利用射流產生的水動力對牙根管進行清洗。然而，激光空化問題涉及激光能量注入和相變的氣液兩相流，鑒于工業需求牽引，如何自主研發激光空化氣泡的數值仿真方法，進而實現牙根管清洗技術的模擬仿真是目前有待解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種激光空化氣泡的數值仿真方法、裝置、設備及介質，能夠將激光的輸入能量、激光注入水體導致的高溫汽化的流體質量通量、氣液兩相流三者聯系起來，實現對激光空化氣泡的數值仿真，進而實現對牙根管清洗技術的模擬仿真和優化。其具體方案如下：
2、第一方面，本申請提供了一種激光空化氣泡的數值仿真方法，包括：
3、在利用激光注入水體產生的射流進行牙根管沖洗的過程中，利用流體的當前速度矢量對所述流體的當前表觀密度進行更新，以得到更新后的當前表觀密度；
4、基于所述流體的當前氣液相函數、當前速度矢量、更新后的當前表觀密度和所述激光的輸入能量對當前質量通量進行更新，以得到更新后的當前質量通量；其中，質量通量為所述激光注入水體導致的高溫汽化的流體質量通量；
5、將當前速度矢量、當前氣液相函數和更新后的當前質量通量輸入至
6、可選的，所述利用流體的當前速度矢量對所述流體的當前表觀密度進行更新，以得到更新后的當前表觀密度，包括：
7、利用流體的當前速度矢量和當前位移矢量并基于所述流體的當前時刻表觀密度確定下一時刻表觀密度，以對當前表觀密度進行更新得到更新后的當前表觀密度；其中，初始時刻表觀密度為根據水和水蒸氣的密度以及當前氣液相函數確定的密度；
8、并且，表觀密度的更新公式包括：；t表示時間，表示表觀密度，表示位移矢量，表示速度矢量；并且，表觀密度的更新公式采用愛因斯坦求和約定，表示三個不同的方向。
9、可選的，所述基于所述流體的當前氣液相函數、當前速度矢量、更新后的當前表觀密度和所述激光的輸入能量對當前質量通量進行更新，以得到更新后的當前質量通量，包括：
10、利用能量守恒定律并基于所述流體的當前氣液相函數、當前速度矢量、更新后的當前表觀密度、所述激光的輸入能量和當前質量通量，對所述流體的當前溫度進行更新，以得到更新后的當前溫度；
11、利用更新后的當前溫度和所述流體的表觀熱導系數對當前質量通量進行更新，以得到更新后的當前質量通量；其中，所述表觀熱導系數為根據水和水蒸氣的熱導系數以及當前氣液相函數確定的熱導系數。
12、可選的，溫度的更新公式，包括：
13、；
14、；；
15、其中，表示表觀密度，t表示溫度，t表示時間，表示位移矢量，表示速度矢量，表示表觀比熱容，p表示流體壓力，表示氣液相函數，表示表觀熱導系數，表示質量通量，表示單位體積單位時間內激光向水體中注入的能量，表示在處不為0的脈沖函數，為距離矢量，表示空間中的任意一個位置，表示在處的輸入能量，r表示水蒸氣的氣體常數，表示水的比熱容，表示水蒸氣的比熱容；
16、并且，質量通量的更新公式包括：；表示氣液相變潛熱；溫度的更新公式和質量通量的更新公式均采用愛因斯坦求和約定，表示三個不同的方向。
17、可選的，所述將當前速度矢量、當前氣液相函數和更新后的當前質量通量輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數之間的耦合關系式，以基于當前氣液相函數更新所述流體的當前渦矢量和當前速度矢量，并利用更新后的當前質量通量和更新后的當前速度矢量更新當前氣液相函數，包括：
18、將當前速度矢量、當前氣液相函數和更新后的當前質量通量輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數之間的耦合關系式，以基于所述流體在所述牙根管的根管壁處的邊界速度確定所述流體在所述根管壁處的邊界渦矢量，并根據所述邊界渦矢量確定所述流體完整的當前渦矢量，然后利用當前速度矢量、當前氣液相函數、所述流體的表觀運動粘度和表面張力矢量更新當前渦矢量；
19、基于所述流體的當前位移矢量和更新后的當前渦矢量確定流函數矢量，并基于當前位移矢量、當前速度矢量和更新后的當前質量通量確定速度勢函數，以利用所述流函數矢量和所述速度勢函數更新當前速度矢量；
20、利用當前位移矢量、更新后的當前質量通量和更新后的當前速度矢量更新當前氣液相函數。
21、可選的，所述利用當前速度矢量、當前氣液相函數、所述流體的表觀運動粘度和表面張力矢量更新當前渦矢量之前，還包括：
22、根據水和水蒸氣的動力粘度以及當前氣液相函數確定所述流體的表觀動力粘度，并基于所述表觀動力粘度和更新后的當前表觀密度的比值確定所述流體的表觀運動粘度；
23、根據當前位移矢量和當前氣液相函數確定氣液界面法矢量，并根據所述氣液界面法矢量和當前位移矢量確定曲率系數，以基于所述氣液界面法矢量、所述曲率系數、當前位移矢量和當前氣液相函數確定所述表面張力矢量。
24、可選的，所述耦合關系式，包括：
25、；
26、；
27、；；
28、；
29、；
30、其中，所述耦合關系式采用愛因斯坦求和約定，并且表示三個不同的方向，表示三個不同的方向，表示三個不同的方向，表示流體在根管壁處的邊界渦矢量，表示流體在根管壁處的邊界速度，均表示位移矢量，表示旋度算子，均表示完整的渦矢量，均表示速度矢量，t表示時間，表示表觀運動粘度，表示表觀密度，p表示流體壓力，表示氣液相函數，表示表面張力矢量，均表示流函數矢量，表示速度勢函數，表示質量通量，表示水蒸氣的密度，表示水的密度。
31、第二方面，本申請提供了一種激光空化氣泡的數值仿真裝置，包括：
32、第一更新模塊，用于在利用激光注入水體產生的射流進行牙根管沖洗的過程中，利用流體的當前速度矢量對所述流體的當前表觀密度進行更新，以得到更新后的當前表觀密度；
33、第二更新模塊，用于基于所述流體的當前氣液相函數、當前速度矢量、更新后的當前表觀密度和所述激光的輸入能量對當前質量通量進行更新，以得到更新后的當前質量通量；其中，質量通量為所述激光注入水體導致的高溫汽化的流體質量通量；
34、數值仿真模塊，用于將當前速度矢量、當前氣液相函數和更新后的當前質量通量輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數之間的耦合關系式，以基于當前氣液相函數更新所述流體的當前渦矢本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述利用流體的當前速度矢量對所述流體的當前表觀密度進行更新，以得到更新后的當前表觀密度，包括：
3.根據權利要求1所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述基于所述流體的當前氣液相函數、當前速度矢量、更新后的當前表觀密度和所述激光的輸入能量對當前質量通量進行更新，以得到更新后的當前質量通量，包括：
4.根據權利要求3所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，溫度的更新公式，包括：
5.根據權利要求1至4任一項所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述將當前速度矢量、當前氣液相函數和更新后的當前質量通量輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數之間的耦合關系式，以基于當前氣液相函數更新所述流體的當前渦矢量和當前速度矢量，并利用更新后的當前質量通量和更新后的當前速度矢量更新當前氣液相函數，包括：
6.根據權利要求5所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述利用當前速度矢量、當前氣液相函數
7.根據權利要求6所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述耦合關系式，包括：
8.一種激光空化氣泡的數值仿真裝置，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于保存計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述的激光空化氣泡的數值仿真方法。
...【技術特征摘要】
1.一種激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述利用流體的當前速度矢量對所述流體的當前表觀密度進行更新，以得到更新后的當前表觀密度，包括：
3.根據權利要求1所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述基于所述流體的當前氣液相函數、當前速度矢量、更新后的當前表觀密度和所述激光的輸入能量對當前質量通量進行更新，以得到更新后的當前質量通量，包括：
4.根據權利要求3所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，溫度的更新公式，包括：
5.根據權利要求1至4任一項所述的激光空化氣泡的數值仿真方法，其特征在于，所述將當前速度矢量、當前氣液相函數和更新后的當前質量通量輸入至速度矢量、渦矢量和氣液...
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