固體激光器在國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)、科技研發(fā)及日常生活等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用,但其在使用過程中受熱效應(yīng)的影響,存在輸出功率受限、出光質(zhì)量降低和安全風(fēng)險等問題。隨著高功率激光器的迅速發(fā)展,采用微通道冷卻系統(tǒng)的直接液冷固體激光器由于其換熱能力好、輸出功率高等優(yōu)勢受到了研究者們的關(guān)注。本文依據(jù)某小型直接液冷固體激光器的實(shí)際參數(shù),建立液冷系統(tǒng)的微通道和增益模塊計(jì)算模型,并采用FLUENT等軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,分析相關(guān)參數(shù)對微通道內(nèi)流動與傳熱特性的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究增益模塊的熱應(yīng)力和光程差分布,分析增益模塊的優(yōu)化參數(shù)和安全性因素。微通道內(nèi)流動與傳熱特性的模擬結(jié)果表明,測試段高度增大、壁面相對粗糙度增大、入口段收縮比增大均會使轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)增大;薄片熱負(fù)荷對流動轉(zhuǎn)捩點(diǎn)無影響,熱負(fù)荷、測試段高度增加均會使換熱效果降低,且在每一熱負(fù)荷下均存在最小流體雷諾數(shù)即最小流速,低于最小流速不利于激光器的安全運(yùn)行;通過正交模擬試驗(yàn)得到微通道的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)組合為:測試段高度0.5mm、壁面光滑、入口段收縮比為9,此時的轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)為3100。增益模塊熱應(yīng)力的熱流固耦合模擬結(jié)果及光程差計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)熱負(fù)荷為800W、... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 直接液冷固體激光器的研究現(xiàn)狀
    1.2 微通道冷卻技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微通道內(nèi)流體流動特性的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 微通道內(nèi)流體傳熱特性的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 激光器微通道冷卻系統(tǒng)安全性因素分析的研究現(xiàn)狀
    1.3 計(jì)算方法和軟件介紹
        1.3.1 熱流固耦合方法
        1.3.2 軟件介紹
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 微通道與增益模塊計(jì)算模型建立
    2.1 微通道流動與傳熱模擬計(jì)算模型
        2.1.1 微通道物理模型建立
        2.1.2 微通道數(shù)學(xué)模型建立
        2.1.3 微通道湍流模型選擇
    2.2 增益模塊熱應(yīng)力模擬計(jì)算模型
        2.2.1 熱流固耦合物理模型建立
        2.2.2 熱流固耦合數(shù)學(xué)模型建立
    2.3 增益模塊光程差計(jì)算模型
    2.4 本章小結(jié)
3 微通道流動與傳熱模擬
    3.1 微通道流動特性影響因素分析
        3.1.1 緩沖段長度
        3.1.2 測試段高度
        3.1.3 壁面相對粗糙度
        3.1.4 入口段收縮比
    3.2 正交模擬試驗(yàn)法優(yōu)化轉(zhuǎn)捩影響因素
        3.2.1 正交模擬試驗(yàn)方案
        3.2.2 正交模擬試驗(yàn)結(jié)果分析
    3.3 微通道傳熱特性影響因素分析
        3.3.1 流道位置的影響
        3.3.2 測試段高度的影響
        3.3.3 熱負(fù)荷的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 增益模塊熱應(yīng)力及光程差計(jì)算
    4.1 增益模塊熱應(yīng)力模擬結(jié)果分析
    4.2 增益模塊光程差計(jì)算結(jié)果分析
    4.3 增益模塊熱應(yīng)力與光程差影響因素探究
        4.3.1 流體流向的影響
        4.3.2 雷諾數(shù)的影響
        4.3.3 熱負(fù)荷的影響
    4.4 增益模塊安全因素分析
        4.4.1 激光器操作風(fēng)險
        4.4.2 激光器增益模塊安全因素分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3011662