軸快流CO-,2-激光器放電管流場的計算流體動力學(xué)模擬.pdf

1、軸快流CO2激光器具有輸出功率大、光束質(zhì)量好等優(yōu)點，在高質(zhì)量、高功率激光加工中有廣泛的應(yīng)用前景。而優(yōu)化其氣體流場和放電特性有助于進一步提高軸快流激光器的效率和功率。本論文即采用現(xiàn)代計算流體動力學(xué)方法對高功率軸快流CO2激光器的氣體放電流場進行系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究和實驗驗證，獲得了較好流場的放電管結(jié)構(gòu)。論文所獲得的研究結(jié)果不僅對提高現(xiàn)有軸快流CO2激光器的性能有重要指導(dǎo)意義，而且有助于高功率軸快流激光器向更高功率發(fā)展。論文主要工作包括：

2、r>　　 (1)建立了描述軸快流CO2激光器的流體動力學(xué)過程的三維流場數(shù)值模型。理論控制方程由三維質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程和三溫度模型方程組成。幾何模型由網(wǎng)格前處理軟件GAMBIT創(chuàng)建。
　　 (2)結(jié)合現(xiàn)有實驗結(jié)果分析了影響輝光放電穩(wěn)定的可能因素，根據(jù)激光器工作參數(shù)設(shè)置了三維氣體放電流場模型的物性參數(shù)、邊界條件和求解控制參數(shù)。
　　 (3)借助流體動力學(xué)仿真軟件FLUENT實現(xiàn)了軸快流CO2激光器工作

3、氣體一系列三維流場的數(shù)值計算，得到了放電管中流場分布數(shù)據(jù)。模擬結(jié)果和實驗結(jié)果一致，證實了該三維流場理論模擬方法的可行性和有效性。
　　 (4)對現(xiàn)有的兩種典型軸快流CO2激光器放電管的數(shù)值模擬結(jié)果和實驗結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果證明，氣體流速、氣體溫度和湍流強度是影響輝光放電穩(wěn)定性和均勻性的主要因素，也解釋了現(xiàn)有的Lance3000激光器的放電管為什么比CP4000激光器的放電管性能差的原因。
　　 (5)設(shè)計了兩種新型的