TEA CO_2激光器放电区气流均匀性对激光输出的影响

为了获得气体流速分布均匀性对激光器注入能量和输出能量的影响,运用计算流体动力学(CFD)方法对放电区流场进行模拟分析,得到放电区气体流速的纵向分布和竖向分布。根据影响流速分布不均匀性的因素,对整个流场进行优化改进。根据流体动力学原理及激光器结构及其轻量化要求,在原有结构基础上增加3层隔板以改善流场分布特性。优化后,放电区气体平均流速达到99.3 m/s,流速的纵向不均匀度为5.2%,竖向不均匀度为7.1%。激光器的重复频率由300Hz提高到365Hz,单脉冲注入能量由160J提高到171.5J,输出能量由20J提高到21.8J,激光发散角减小了0.5mrad。改善放电区流场分布特性可提高激光器的整体性能。     

流场均匀性对重频HF激光能量稳定输出的影响

放电引发重频HF/DF激光器具有的波长和功率优势使其成为当前中红外激光技术研究的热点之一。介绍了在利用紫外预电离横向放电结构建立的放电引发重频HF激光装置上,通过对气体循环系统增益区流场结构分析和注入管道结构的优化设计开展的重频能量稳定输出实验研究。实验结果表明,通过管道结构的优化设计,放电增益区流场均匀性得到明显改善,气体置换的最低流速达到6.5 m/s,激光器稳定运行频率由60 Hz提高到100 Hz,且稳定体放电的单位体积放电沉积能量由1.6 J/(mlatm)(1 atm=1.013105 Pa)提高到2.0 J/(mlatm),激光平均功率达到40 W。     

用于离子激光器的容性耦合射频放电理论研究

为了对高电流下的容性耦合射频(CCRF)放电有清晰的了解,我们建立了CCRF放电的自洽模型,研究了CCRF放电的放电特性和从低电流向高电流模式的转变规律.利用两电子组模型,结合流体模型自洽地研究了射频放电中放电参量与射频电压之间的变化关系.研究表明,在不考虑电极的γ过程时,射频放电的参量基本上随射频电压线性变化,没有出现转变迹像,而当考虑电极的γ过程后,射频放电明显出现两个不同的运行区域,对应于射频放电的低电流α区和高电流γ区.当射频放电出现转变后,传导电流密度和等离子体密度大幅度升高,鞘层电场增强,鞘层宽度明显减小,等离子体电场也减小.在γ放电下,快电子的电离速率分布主要在放电中心区且比较均匀,说明快电子在电极鞘层间形成了振荡,因此放电类似于空心阴极放电.(PC11)     

单放电盒5kW横流CO2激光器气体流动特性研究

为了解决传统双放电盒横流5kW CO2 激光器双风道、风速小、体积庞大等问题,研究开发了单放电盒横流5kW CO2 激光器,采用气体动力学、放电区气体流场分析的方法,在保证风机强度的前提下根据通风机原理设计了一款铝质轻型离心风机,风机的进口直径为382mm,出口直径为451mm,蜗壳宽度为160mm,并进行了实验验证。结果表明,配置该风机的单放电盒的5kW CO2激光器提高了功率稳定性,放电区气体平均流速从60.8m/s提高到75.5m/s,缩小了弧光放电的面积,改善了近场光斑的强度及均匀性,采用铝制风机及单放电盒减小了激光器的整体重量和体积。这对CO2激光器向高功率、小体积、紧凑型发展具有重要意义。     

类THAAD导引头气动光学效应计算研究

针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense, THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW -HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦合效应,对导引头典型状态的流场进行了模拟,获得了流场的密度、温度、压力等参数和窗口的温度场参数。基于流场参数,利用HyFLOW气动光学传输效应计算功能,开展了红外光学传输成像计算;利用HyFLOW气动光学辐射效应计算模块,开展了流场和光学窗口的热辐射计算。计算结果表明,类THAAD导引头在30 km以上飞行时,流场和光学窗口基本不会影响目标信号的光学传输成像,但流场和窗口的热辐射效应会对导引头识别目标造成影响。不过随着飞行高度的升高,这种影响会减小。     

液体激光系统流场特性对热畸变的影响

液体介质的循环流动为消除激光系统的热效应提供了有效途径,对改善激光系统的光束质量具有重要意义.根据液体介质的流场特性,结合Fluent6.53软件模拟计算,分析了抽运区介质流速、湍流强度与附面层厚度、温度扰动的关系及时激光热畸变的影响.增大抽运区介质流速能有效减小热畸变和附面层厚度;在给定抽运条件下,采用光阑限孔的方法进一步减小热畸变,流速为20 m/s时的光程差(OPD)最人差值由 10个波长下降到5个波长.     

空气ESD辐射电磁场和放电间隙区分布研究

在固定放电空气间隙条件,利用电流靶和半圆环天线对空气静电放电(ESD)的辐射电磁场进行了探测和记录,根据空气ESD辐射电磁场的特征研究了空气ESD的放电特性和放电间隙区分布规律。提出了空气ESD存在"增长间隙区"、"跌落间隙区"、"平坦间隙区"和"零放电间隙区"4个放电间隙区,放电间隙区的分布主要与放电电压的大小相关,且在高电压时各放电间隙区分布更明显;一定电极接近速度下的空气ESD与一定放电间隙区的空气ESD相对应。     

超高强度30CrMnSiNi2A钢的激光焊接组织及性能

采用5 kWCO2激光焊接超高强度30CrMnSiNi2A钢,以获得性能优良的焊接接头.利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、显微硬度仪、电子万能试验机和X射线应力测定仪对激光焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、拉伸断口和残余应力进行了研究.结果表明,焊缝中心区组织为等轴晶,近中心区组织为枝状晶,边缘区组织为粗大的柱状晶,熔合区组织为细长柱状品和细小等轴晶.热影响区(HAZ)组织主要为板条马氏体、贝氏体和少量残余奥氏体;焊缝区主要由α-Fe,NiCrFe,Fe-Ni以及MnSi2等相组成;焊缝区的硬度最高值约为518 HV,HAZ硬度最高值约为560 HV,从HAZ到基材硬度明显下降;焊接接头的抗拉强度平均值为802 MPa,断口均出现在靠近焊缝的母材区;焊接接头的冲击韧性为75.7 J/cm2;焊接接头的残余应力为压应力,焊缝区的残余应力平均值为-17 MPa,热影响区的残余应力平均值为-59 MPa.     

横流CO_2激光器的二维增益分布

用一维气流、准二维放电模型算出垂直于电极平面的等增益线二维分布。研究了放电区气体流速、放电参数以及气体成分等对小信号增益沿流动方向变化规律的影响。对于每一气体压力,有与最佳增益曲线对应的流速范围。将计算结果与实验结果进行了比较。     

高功率TEACO_2激光器主机流场优化研究

为提高TEACO2激光器放电区气流分布均匀性,解决手工计算方法无法对复杂流场进行全面准确分析的问题,采用计算流体动力学（CFD）方法,应用Fluent软件对激光器主机流场进行计算模拟,分析确定了影响因素。通过对流场进行优化改进,使放电区气流分布不均匀度纵向由8.3%降低到5.2%,横向由2.3%降低到0.78%,从而使激光器稳定放电重复频率由330Hz提高到405Hz。     

自呼吸式硅微机械氢燃料电池的阳极流场优化

利用硅微机电系统(MEMS)技术,设计并制作了点状、蛇形和点蛇混合三种微型氢/空气质子交换膜燃料电池(μPEMFC)阳极流场板,测定了三种不同阳极结构电池的极化和功率密度曲线、交流阻抗图及燃料利用率.结果表明,采用混合流场能有效协调燃料利用和电池接触电阻的矛盾,其极限功率密度比点状和蛇形流场分别提高了12.8%和45.7%;在100～500 mA恒电流放电下,采用混合流场比点状和蛇形流场可节省燃料平均达14.3%和25.1%.     

无He高速流动CO_2激光器的研究

用一个开环流动装置研究了无He混合气的放电CO_2激光输出特性,获得1400W的输出,电光效率～5％,并建立了流动条件下的分子动力学模型,分析计算了小讯号增益、气压、密度、流速、温度等参数沿流场的分布。     

闭合循环横向电激励CO_2激光器

本文着重研究闭合循环连续输出CO_2激光器的一些特性。 一、实验装置 实验装置的示意图如图1,由鼓风机、腔体、换热器等三部分组成。工作气体在放电区被加热后,经换热器冷却,又被鼓风机吹进腔体进行再循环。腔体气流入口处载面(5×28)厘米~2,流速约25米/秒,流量约1260米~3/小时,换热器的换热量约60000大卡/小     

高超声速拦截弹绕流红外辐射特性数值模拟

研究拦截弹绕流红外辐射特性对红外导引头设计具有重要意义。基于求解化学非平衡Navier-Stokes方程的方法,对高超声速拦截弹化学反应绕流进行数值模拟。在此基础上,基于谱带辐射模型,对拦截弹侧面的光学窗口附近流场在0.8~20 m波段的光谱辐射特性进行数值计算,分析窗口附近流场红外光谱辐射随飞行参数的变化特征和规律。研究表明:拦截弹窗口流场光谱辐射主要来源于CO2和NO分子的振动-转动谱带;飞行马赫数一定,窗口流场光谱辐射沿飞行高度的变化规律主要由流场中气体分子的数密度分布主导;飞行高度一定,窗口流场光谱辐射随飞行马赫数的变化规律主要由流场温度控制,随着飞行马赫数增大,流场中NO分子的光谱辐射效应增强。     

气体激光器

放电区激活媒质空间分布均匀性、大耦合率非稳腔和激光输出窗口是高功率横流CO_2激光器获得较好光束质量的关键技术。研究表明:放电区激活媒质增益空间分布均匀性主要由辉     

锂电池热管理系统多物理场耦合数值模拟研究

电池组温度对锂离子电池的工作性能和使用寿命等特性影响很大。为研究电池放电倍率以及冷却液流速对电池热管理系统温度分布的影响,本文以18650锂离子电池为研究对象,采用有限元方法仿真分析了在不同放电倍率、不同流动速度下的BTMS温度分布情况,分析造成温度和温差过高的原因。研究结果表明：当冷却液流动速度相同时,放电倍率越大,电池单体温度越高;当冷却液速度在0～0.05 m/s范围内时,增大冷却液流速,电池组最高温度降低越显著;当流速大于0.05 m/s后,冷却液流速越大,电池单体间温差越小,但冷却效果也在逐渐变差。     

福建广播电视中心工程概况

福建广播电视中心集广播、电视节目制作、播出、传输于一体的综合性建设项目。占地120亩,核定概算9.33亿元,核定建筑面积14.3万平方米。工程分为电视中心区、广播中心区、演播中心区三个区。电视中心主楼地上29层,地下一层,建筑高度118.9米,建筑面积近6.2万平方米;广播中心主楼地上19层,地下一层,建筑高度81.3米,建筑     

HVPE气相外延法在c面蓝宝石上选区外延生长GaN及其表征

使用气相沉积SiO2和普通光刻以及湿法腐蚀方法,在C面蓝宝石上开出不同尺寸的正方形窗口,在窗口区域中露出衬底,然后使用氢化物气相外延(HVPE)方法选区外延GaN薄膜.采用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)和喇曼谱测试(Raman shift)对薄膜进行分析.结果表明,在C面蓝宝石衬底上独立的正方形窗口区域中外延生长的,厚度约20μm的GaN薄膜,当窗口面积为100μm×100μm时,GaN表面无裂纹;而当窗口面积为300μm×300μm和500μm×500μm时,GaN表面有裂纹.随着窗口面积的减小,GaN双晶衍射摇摆曲线的(0002)峰的半高宽(FWHM)减小,表明晶体的质量更好,最小的半高宽为530".从正方形窗口区的角上到边缘再到中心,GaN的面内压应力逐渐减小,分析认为这与OaN横向外延区(ELO区)与SiO2掩膜之间的相互作用,以及窗口区到ELO区的线位错的90"扭转有关.     

HVPE气相外延法在c面蓝宝石上选区外延生长GaN及其表征

使用气相沉积SiO2和普通光刻以及湿法腐蚀方法,在C面蓝宝石上开出不同尺寸的正方形窗口,在窗口区域中露出衬底,然后使用氢化物气相外延(HVPE)方法选区外延GaN薄膜.采用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)和喇曼谱测试(Raman shift)对薄膜进行分析.结果表明,在C面蓝宝石衬底上独立的正方形窗口区域中外延生长的,厚度约20μm的GaN薄膜,当窗口面积为100μm×100μm时,GaN表面无裂纹;而当窗口面积为300μm×300μm和500μm×500μm时,GaN表面有裂纹.随着窗口面积的减小,GaN双晶衍射摇摆曲线的(0002)峰的半高宽(FWHM)减小,表明晶体的质量更好,最小的半高宽为530".从正方形窗口区的角上到边缘再到中心,GaN的面内压应力逐渐减小,分析认为这与OaN横向外延区(ELO区)与SiO2掩膜之间的相互作用,以及窗口区到ELO区的线位错的90"扭转有关.     

SD激励CO_2激光器放电实验研究

在充入有CO_2-N_2-He混合气体的激光器实验装置里,用100千赫～180千赫高频电源对 SD电极进行横向流动的无声放电(SD)实验,获得放电功率密度55瓦/厘米~3。研究了不同条件下放电参数与气体压强、气比、流速、电极参数、频率等的相互关系。