大型激光驅(qū)動器是慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion,ICF)裝置的核心,負載能力和轉(zhuǎn)換效率的提高是目前該類裝置的瓶頸,也是研究的重點,而光學元件損傷閾值是限制裝置負載能力提升的關鍵。光學元件表面缺陷和污染會導致高能激光通過時光學元件表面的損傷,從而降低光學元件的損傷閾值,縮短光學元件的使用壽命,增加光學元件的維護成本。隨著裝置規(guī)模的增大,通常采用的光學元件在線更換、離線潔凈技術導致裝置運行效率極低。潔凈風刀和靜電技術目前在除塵領域應用比較廣泛,通過結(jié)合潔凈風刀和靜電技術,研究光學元件表面污染物的在位去除機理和方法,將為大型激光驅(qū)動器中光學元件的潔凈設計奠定技術基礎。首先,通過分析大型激光驅(qū)動器運行過程中產(chǎn)生的污染物微粒的來源和性質(zhì),建立帶靜電的污染物微粒與光學元件表面之間的粘附力計算數(shù)學模型,獲得污染物微粒尺寸對粘附力的影響規(guī)律,以及不同尺寸的污染物微粒從光學元件表面剝離所需要的電場強度。其次,分別使用ANSYS軟件和CST軟件建立基于電場去除光學元件表面污染物微粒的仿真模型,分析電源電壓、電極距離對光學元件表面電場強度分布的影響規(guī)律,計算不同尺寸的污染物微粒從光學元件表面去除所需的電場參數(shù);在此基礎上,結(jié)合風刀的流場計算結(jié)果,提出基于電場和氣流實現(xiàn)光學元件表面污染物微粒去除的設計參數(shù)。最后,設計并搭建基于電場和氣流的光學元件表面污染物去除實驗裝置,實驗研究電場相關參數(shù)和氣流相關參數(shù)對污染物去除效果的影響規(guī)律,驗證理論計算結(jié)果的正確性。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TL632
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源和研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外相關研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 光學元件離線潔凈技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于氣流的光學元件潔凈技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 基于靜電的潔凈技術研究現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)階段存在的問題
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 污染物微粒與光學表面間粘附力分析
    2.1 引言
    2.2 影響污染物微粒和光學表面的粘附力的因素
        2.2.1 污染物微粒與光學元件的固有屬性因素
        2.2.2 污染物微粒和光學元件的相互作用因素
        2.2.3 外界環(huán)境因素
    2.3 污染物微粒與光學表面之間粘附力的分析
        2.3.1 范德華力與微粒尺寸的關系
        2.3.2 靜電力與微粒尺寸的關系
        2.3.3 重力與微粒尺寸的關系
        2.3.4 粘附力作用對比
    2.4 本章小結(jié)
第3章 電場和氣流作用下污染物去除的仿真分析
    3.1 引言
    3.2 電場作用下污染物微粒去除的理論分析
        3.2.1 污染物微粒在電場下受力分析
        3.2.2 去除污染物微粒所需電場強度分析
    3.3 基于ANSYS的電場二維仿真
        3.3.1 ANSYS仿真過程概述
        3.3.2 ANSYS仿真結(jié)果分析
    3.4 基于CST的電場三維仿真
        3.4.1 CST仿真過程概述
        3.4.2 CST仿真結(jié)果分析
    3.5 結(jié)合靜電與風刀的去除方法分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 潔凈系統(tǒng)的實驗分析
    4.1 引言
    4.2 實驗設計
        4.2.1 實驗裝置的設計
        4.2.2 污染物微粒及光學元件的選擇
        4.2.3 污染物微粒的噴灑與檢測
    4.3 基于靜電的污染物去除實驗研究
    4.4 結(jié)合靜電和風刀的去除實驗研究
    4.5 去除工藝對微粒二次沉降的影響
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


本文編號：2872139