本研究探討高能量電子束穿透過程中洞穴之形成、液層之厚度、工作物件內部能量之
消長以及穿透速度與電子束能量、能量密度半徑之數量化關係等；同時亦分析穿透速
度劇升之現象以及一維蒸發模式之偏差。
研究之模式假設為軸對稱、擬穩定狀態、電子束能量呈高斯分佈，同時忽略洞穴內液
體之靜壓以及流動之效應(Peclet 常數經估算約為１) 。在汽液相接觸面之法線方向
考慮蒸氣壓力與表面張力之平衡。
邊界條件中，汽液相接觸面仍屬未知；而其預測之正確與否，不僅牽涉到整個溫度場
分佈、液層厚度；對於工作物件內部能量之計算、穿透速度之變化亦有極大之影響。
本文內之方程式及邊界條件經座標轉換成擬穩定狀態，同時予以無因次化分析。差分
方式採中央(central) 及後退(backward)差分，格子點距離採不等間隔分配以節省計
算時間及避免佔用電腦過多之空間；至於數值之計算則使用過度鬆弛法(successive
overrelaxation method)並配合最佳化Box 之原理逐一尋找誤差最小之答案。
經計算結果顯示，洞穴之形成主要原因為固態之熔化以及表面張力將液體往上拉動所
致。計算所得之穿透速度與Ellman（１９６５）實驗值相比較發現極為吻合誤差在８
％以內。同時當電子束能量增加或能量密度減小時，計算所得之現象如洞穴形狀愈窄
、液層愈薄、工作物件溫度梯度變大、穿透速度增加等；此不但與實驗值極為吻合，
與物理現象也是一致的。
本研究之結果對高能量電子束穿透過程之複雜現象有更深入、清晰之瞭解，相信對後
續之研究必有相當之助益。
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