無(wú)聲放電CO2激光器流場(chǎng)與換熱的研究.pdf

1、對(duì)流冷卻無(wú)聲放電CO2激光器是一種新穎的高性能、低成本工業(yè)CO2激光器，由于采用的是方向相反的對(duì)流冷卻橫向流動(dòng)方式，對(duì)流場(chǎng)均勻性以及換熱性能的穩(wěn)定性要求較高。為了得到高功率、高光束質(zhì)量以及性能穩(wěn)定的激光輸出，對(duì)激光器流道關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，使放電區(qū)流場(chǎng)均勻性得到一定的提高，并設(shè)計(jì)了激光器的換熱系統(tǒng)，引入渦流發(fā)生器對(duì)換熱器進(jìn)行強(qiáng)化換熱。主要研究工作包括：
　　建立了激光器流道結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，結(jié)合邊界層理論與射流流動(dòng)理論對(duì)激光器流道導(dǎo)流

2、裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了流道的壓損，減小了風(fēng)機(jī)負(fù)荷，增大了體積流量，從而可以使激光器換熱性能和轉(zhuǎn)換效率得以提升，并且得到的放電區(qū)流場(chǎng)橫向場(chǎng)均勻性提高了1.9％，縱向均勻性提高了4.5%，對(duì)激光器輸出的光束質(zhì)量以及激光功率的穩(wěn)定性會(huì)有一定的提升。
　　利用換熱器計(jì)算基本理論公式，在Visual Studio平臺(tái)上建立了換熱器計(jì)算的圖形用戶界面，便于對(duì)不同結(jié)構(gòu)的激光器換熱器進(jìn)行理論設(shè)計(jì)。并且對(duì)理論設(shè)計(jì)的換熱器進(jìn)行數(shù)值建模，模擬結(jié)果與理

3、論計(jì)算值誤差較小，在10%以內(nèi)。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，采用理論計(jì)算與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)換熱系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，新型換熱系統(tǒng)小幅提高了風(fēng)機(jī)工作區(qū)域的溫度，風(fēng)機(jī)仍然處于正常工作溫度區(qū)間內(nèi)，與此同時(shí)換熱器結(jié)構(gòu)得到了一定簡(jiǎn)化，整體換熱器壓降降低了14%。
　　介紹了強(qiáng)化傳熱理論，利用一個(gè)開(kāi)環(huán)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究了長(zhǎng)方形小翼渦流發(fā)生器的強(qiáng)化傳熱性能，并且實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的可靠性。利用數(shù)值模擬的方法對(duì)比了長(zhǎng)方形、梯形和三角形三種渦流發(fā)生