Наскоро екипът на Кастор Лианг в Лазерния център на Института по материали в Хефей, Китайската академия на науките, проведе проучване за контрол на флуида с коронен разряд и приложението му в газови лазерни системи, предложи модел за анализ на свързване на полето на електрическо поле-поток, приложим към сценарии за многоиглено коронно разреждане, разкриха характеристиките на разпределението на скоростта на потока на многоиглените електрофлуидни помпи и техните контролирани закони и проектираха електрофлуидни помпи, които могат да се използват за ултракомпактна миниатюризация на немеханичната среда на газовата лазерна система Дизайнът на електрофлуидна помпа може да се използва за немеханично средно циркулационно задвижване на ултракомпактна и миниатюризирана газова лазерна система, която преодолява трудностите при прилагането на ултракомпактна газова лазерна система при специални сценарии. Резултатите от изследването са публикувани във Physics of Fluids, водещото международно списание в областта на механиката на флуидите, и са избрани като избор на редактора от списанието.
Традиционният газов лазер използва механично циркулационно устройство за образуване на високоскоростна средна циркулация, която се характеризира с голям обем, силни вибрации и сериозен шум и не е подходяща за някои специални сценарии на приложение, както и за прилагането на ултракомпактна газова лазерна система; Електрохидродинамичната (EHD) помпа генерира "йонизиран вятър" чрез коронен разряд, който има предимствата на леко тегло, висока производителност и ниска цена. Електрохидродинамичните (EHD) помпи генерират "йонен вятър" чрез коронен разряд, който има предимствата на леко тегло, без вибрации, без шум и т.н. и може да замени традиционното механично циркулиращо устройство в миниатюрната газова лазерна система, за да разшири приложенията на газови лазери.
Фигура. Изчислителна рамка за проблема с ръбовата стойност на профил на потока на многоиглена EHD помпа
Изследователите са проучили характеристиките на разпределението на потока на многоиглената EHD помпа с коронен разряд и нейния проблем с контрола на дебита. Първо, нелинейните електрохидродинамични опростени уравнения в стационарно състояние, приложими към системата с многоиглени коронни разряди, се извличат чрез установяване на съответен физически модел и механизъм за мултифизично свързване на полето; второ, високопрецизен и бърз алгоритъм за цифрово изчисление е проектиран за проблема с ръбовата стойност на нелинейното диференциално уравнение на профила на скоростта на потока, който изчислява количествено контролираните характеристики на скоростта на потока в стационарно състояние като функция на изменението на напрежението и параметъра на разстоянието между електродите.
Резултатите показват, че параметърът на напрежението е по-доминиращ от разстоянието между електродите в стационарния контрол на дебита на многоиглени EHD помпи и както максималният дебит, така и средният дебит на системата показват суперлинеен еволюционен закон с контрол на напрежението . При конструкцията на многоиглената EHD помпа с 1 cm разстояние между електродите може да се получи максимален дебит на газовия поток от 0.82 m/s чрез осигуряване на работно напрежение от 5000 V, което може да отговори на изискванията на средна циркулация в малка газова лазерна система, задоволяване на нормалния светещ разряд на главния електрод и разширяване на приложението на ултракомпактната газова лазерна система в специални сценарии.
Фиг. Разпределение на полето на потока на многоиглената EHD система: (a) когато анодното напрежение е 4000 волта; б) когато анодното напрежение е 4500 волта; в) когато анодното напрежение е 5000 волта
Jinliang Han, магистър, беше първият автор на статията, а Castor Liang, изследовател, беше съответният автор на статията. Това изследване беше подкрепено от Асоциацията за насърчаване на младежките иновации на Китайската академия на науките, Програмата за развитие на изследователски инструменти и оборудване на Китайската академия на науките и Програмата за младежки екипи на Института Anguang, Института за материали Хефей, Китайската академия на науките.
