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射流式水冷镜对流换热系数的优化 被引量：2
1
作者 李斌 焦路光 +4 位作者 刘亮 李兰 周琼 袁圣付 刘文广 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页
介绍了射流水冷技术并将其应用到高能激光器反射镜的冷却中,设计了射流式水冷镜。采用计算流体力学的方法,利用通用有限元软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN对单孔内射流进行了数值模拟,详细讨论了各孔参数对换热性能的影响,实现了孔参数... 介绍了射流水冷技术并将其应用到高能激光器反射镜的冷却中,设计了射流式水冷镜。采用计算流体力学的方法,利用通用有限元软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN对单孔内射流进行了数值模拟,详细讨论了各孔参数对换热性能的影响,实现了孔参数的优化。结果表明:在水冷镜中采用射流技术可以获得很好的对流换热效果,换热系数可达100 kW/(m2.K)以上,且具有结构简单、可控性强等特点。 展开更多
关键词 激光器 水冷镜 射流水冷技术 对流换热系数 计算流体力学
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射流式碳化硅水冷镜数值模拟 被引量：7
2
作者 李斌 焦路光 +4 位作者 刘亮 李兰 周琼 袁圣付 刘文广 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期53-59,共7页
将射流水冷技术应用到高能激光器反射镜的冷却中,设计了射流式碳化硅水冷镜。利用通用有限元分析软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN,建立了流体对流换热系数和压力计算的二维模型,在验证模型可靠性的基础上计算了一定参数下的换热系数和... 将射流水冷技术应用到高能激光器反射镜的冷却中,设计了射流式碳化硅水冷镜。利用通用有限元分析软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN,建立了流体对流换热系数和压力计算的二维模型,在验证模型可靠性的基础上计算了一定参数下的换热系数和压力分布。利用ANSYS中的多物理场分析模块,建立了水冷镜形变计算的三维模型,计算了相应的镜体温度和形变分布,比较了不同材料和不同类型水冷镜的性能。计算结果表明,射流式碳化硅水冷镜可以获得很小的镜面形变,同时具有结构简单、冷却均匀性好、抗压性好等优点,在高能激光器中具有较广阔的应用前景。 展开更多
关键词 激光器 射流式碳化硅水冷镜 射流水冷技术 数值模拟 计算流体力学
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流道截面参量对微通道水冷镜热变形的影响 被引量：3
3
作者 胡攀攀 朱海红 左都罗 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1-7,共7页
采用将有限体积法求解三维层流传热方程获得的温度场耦合到ANSYS进行热变形分析的方法,研究了流道截面形状和尺寸对微通道水冷镜内传热现象和镜面热畸变的影响。计算了矩形、梯形、圆形3种截面形状以及3种不同水力直径(百微米量级)下微... 采用将有限体积法求解三维层流传热方程获得的温度场耦合到ANSYS进行热变形分析的方法,研究了流道截面形状和尺寸对微通道水冷镜内传热现象和镜面热畸变的影响。计算了矩形、梯形、圆形3种截面形状以及3种不同水力直径(百微米量级)下微通道水冷镜的平均换热系数、温升和镜面热变形。结果表明,同一条流道,各壁面温度并不随激光辐照面和镜面呈对称分布,最高温度偏向下游;侧壁的换热系数最大,且沿水流方向逐步减小;流道距进水口距离越大,其换热系数越小。在3种截面形状微通道中,减小截面尺寸可获得较大换热系数,且梯形截面微通道水冷镜能获得最小的镜面热变形量,在热流密度为14730 W/m2,水力直径为239μm,入口速度为2.54m/s的条件下,其镜面热变形仅为0.016μm。 展开更多
关键词 光学器件 微通道水冷镜 热畸变 数值模拟 计算流体力学
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射流式水冷镜结构优化设计 被引量：2
4
作者 李斌 李兰 +4 位作者 焦路光 刘亮 周琼 袁圣付 刘文广 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期859-862,共4页
分析了影响射流式水冷镜形变的各种因素,利用ANSYS有限元分析软件,对各项结构参数对镜体形变的影响进行了数值模拟,探索出射流式水冷镜结构设计的一般规律,得到了镜体结构的优化设计方案。数值结果表明:在镜体直径80mm、镜面净吸收功率1... 分析了影响射流式水冷镜形变的各种因素,利用ANSYS有限元分析软件,对各项结构参数对镜体形变的影响进行了数值模拟,探索出射流式水冷镜结构设计的一般规律,得到了镜体结构的优化设计方案。数值结果表明:在镜体直径80mm、镜面净吸收功率100W、光斑直径25mm、使用硅作为镜体材料的情况下,射流式水冷镜镜面最大形变可低至0.07μm,明显优于其它类型的水冷镜。 展开更多
关键词 激光器 射流式水冷镜 数值模拟 优化设计
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强激光作用下水冷硅镜沟槽参数的模拟分析 被引量：6
5
作者 余亮英 程祖海 +1 位作者 朱海红 曹华梁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期353-356,共4页
采用ANSYS有限元软件详细地研究了强激光作用下水冷硅镜的沟槽结构对镜面温升和变形峰谷值的影响。结果表明:水冷硅镜的沟槽结构对镜面变形峰谷值有很大的影响。在水流量一定时,沟槽宽度越小,镜面热变形和温升越小;在水流量和沟槽宽度... 采用ANSYS有限元软件详细地研究了强激光作用下水冷硅镜的沟槽结构对镜面温升和变形峰谷值的影响。结果表明:水冷硅镜的沟槽结构对镜面变形峰谷值有很大的影响。在水流量一定时,沟槽宽度越小,镜面热变形和温升越小;在水流量和沟槽宽度一定时,沟槽越浅,镜面热变形越小,沟槽深度对镜面温升影响不明显。对于水冷镜,沟槽尺寸越小效果越好。对于高功率激光器而言,水冷镜沟槽尺寸一般采用几百μm^1 mm为宜。 展开更多
关键词 强激光 水冷硅镜 沟槽结构 热变形 有限元法
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多脉冲激光对超薄水冷金属镜引起的热畸变特性研究 被引量：1
6
作者 彭玉峰 赫君 +1 位作者 梁珍珍 程祖海 《应用激光》 CSCD 北大核心 2008年第1期37-41,共5页
利用ANSYS有限元分析软件数值模拟了多脉冲激光作用下水冷铜基Ni/Au反射镜的热畸变特性。得出了在不同能量的多脉冲激光照射下的温升、热应力及热变形分布,并在此基础上分析了温升和热变形随横向距离的变化规律以及应力与沟槽布局的关... 利用ANSYS有限元分析软件数值模拟了多脉冲激光作用下水冷铜基Ni/Au反射镜的热畸变特性。得出了在不同能量的多脉冲激光照射下的温升、热应力及热变形分布,并在此基础上分析了温升和热变形随横向距离的变化规律以及应力与沟槽布局的关系。计算结果表明:循环的冷却水有效地降低了镜体温度,减少了镜面的热畸变;沟槽的布局对应力有一定的影响,沿沟槽方向存在较大的Von Mises应力。 展开更多
关键词 水冷金属镜 多脉冲激光 热畸变 有限元
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超薄水冷多层镜在万瓦激光打靶实验中的应用
7
作者 程祖海 余文峰 +7 位作者 张耀宁 龚志伟 周小火 李清源 吴军 余君才 王庆盛 李晓民 《激光与光电子学进展》 CSCD 2001年第9期31-31,共1页
本实验室万瓦横流CO2激光器腔镜通常采用水冷铜镜结构,在几秒有效作用时间内难以达到热平衡状态,因而镜面热变形大,输出光斑功率密度分布不均匀.为了满足飞行器激光破坏试验的基本要求,在实验过程中,采用了超薄水冷多层镜以有效减小镜... 本实验室万瓦横流CO2激光器腔镜通常采用水冷铜镜结构,在几秒有效作用时间内难以达到热平衡状态,因而镜面热变形大,输出光斑功率密度分布不均匀.为了满足飞行器激光破坏试验的基本要求,在实验过程中,采用了超薄水冷多层镜以有效减小镜面变形,改善光束质量和输出光斑均匀性.试验用超薄水冷多层镜物理直径为φ68 mm,镜面厚度小于1 mm,采用获国家发明专利的多层沟槽结构,在相同条件下热吸收变形仅为普通铜镜的1/20. 试验共进行了各种平板试件10炮、充压圆筒模拟试件8炮.由于采用了"超薄激光多层不变形镜"专利技术,实验过程中确保了激光功率和输出模式的稳定性.特别是输出光斑功率密度均匀性比普通水冷镜有本质上的改进和提高,使本次试验所取得的实验数据和实验曲线准确可靠,特别是充压圆筒在连续波激光作用下破坏过程的应力、温度分布规律曲线,为飞行器储箱和助推器在连续波激光辐照下的生存能力提供了重要的依据和改进方向.(OE2) 展开更多
关键词 二氧化碳激光器 超薄水冷多层镜 激光打靶实验
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