發(fā)布時(shí)間：2021-11-18 10:59

　　噴霧冷卻技術(shù)具有冷卻效率高、工質(zhì)量小、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、無沸騰滯后性且無接觸熱阻等優(yōu)點(diǎn),在激光技術(shù)、微電子、航天技術(shù)、國(guó)防等領(lǐng)域具備重要的應(yīng)用潛力。本文圍繞高熱流密度激光介質(zhì)高效散熱和均勻冷卻需求,通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法探索多因素條件對(duì)噴霧冷卻換熱性能和溫度均勻性的影響規(guī)律,具體包括以下內(nèi)容:1)調(diào)研了噴霧冷卻國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了噴霧冷卻技術(shù)的冷卻機(jī)理、換熱特點(diǎn),評(píng)估分析了噴霧冷卻技術(shù)在高熱流密度激光介質(zhì)的應(yīng)用前景。2)根據(jù)高熱流密度激光介質(zhì)噴霧冷卻研究需求,設(shè)計(jì)了開式單噴嘴噴霧冷卻可視化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。詳細(xì)介紹了在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中使用的設(shè)備和器件設(shè)計(jì):模擬熱源設(shè)計(jì)、冷卻工質(zhì)選擇、霧化噴嘴選擇、噴霧腔設(shè)計(jì)、供液系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)與選擇、數(shù)據(jù)測(cè)量和采集系統(tǒng)部件選擇。3)建立了噴霧冷卻三維幾何模型,采用Discrete Phase Model（基于歐拉-拉格朗日）對(duì)噴霧冷卻流場(chǎng)以及熱源表面冷卻狀況進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析研究。模擬研究發(fā)現(xiàn)在特定條件下,噴霧冷卻只發(fā)生在單相區(qū),噴淋高度在（5～30 mm）范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí),存在最佳噴淋高度（10 mm）,可實(shí)現(xiàn)熱源表面溫度最低、表面溫度均勻性最佳。固定噴... 

【文章來源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｎｄ離子和Ｙｂ離子能級(jí)示意圖，表示能級(jí)躍遷的實(shí)線分別為泵浦吸收和激光發(fā)射

?第１章緒論???－－????ｇ?ｔ?？?＼?—??，；＼?．ｉｌ?■？？＇？？？＞??Ｍ?＇Ｘ?－．．??〇?－?－?．?■■?．?？?Ｉ??？?ａ?４?？?ｔ?ｔｉ??＾ｉｋ＊Ｗ??圖１．２熱透鏡焦距隨泵浦功率變化示意圖心??３）熱應(yīng)力：激光介質(zhì)由于溫度分布不均勻使介質(zhì)材料發(fā)生不同程度的熱膨脹現(xiàn)象，??產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過介質(zhì)材料承受極限時(shí)，激光介質(zhì)發(fā)生碎裂。同時(shí)，介質(zhì)材料內(nèi)部??熱應(yīng)力的產(chǎn)生又會(huì)引起雙折射效應(yīng)。如圖Ｌ３［１３］所示，薄片晶體在溫度最高位置產(chǎn)生最??大應(yīng)力，同樣的在應(yīng)力最大位置產(chǎn)生最大的形變，如圖１．４所示。當(dāng)激光介質(zhì)材料無法??承受過大應(yīng)力時(shí)便會(huì)造成介質(zhì)材料的損壞。??Ｃ．?ＩＭｉ?ａｒＮｉａｎｌ??Ｍｌ＿Ｈ??ＩＳ，，?＾?＾??■獵－：．．．喝＿＾??？－Ｗ８?＼ＭＯ?ＩＣＸＭ??ＵＮ?＇ＪＷ??圖１．３薄片晶體應(yīng)力分布＿??ＣＢＭｃＢｒｗｔｍＵ??Ｔｗ?Ｏｅ＇ｅ－ｆｗｔｔｅｅ??Ｔ＾ｔＭ＇?ｐ一＿，＿，一，??ａ＾ｎｒｒａ＊??ｔｉｓＨｉ?鼂、??ｙ：＾，??％Ｍ?＼ＭＨ?＇Ｏｔｘ?＊＊＞？??．５“??圖１．４薄片晶體總變形分布Ｉ?ｌ３ｌ??隨著泵浦功率增加，固體激光介質(zhì)熱耗散功率增加，即在高泵浦功率下，激光器的??熱效應(yīng)問題也愈發(fā)嚴(yán)重。在激光器泵浦能量可控條件下，激光介質(zhì)材料的熱應(yīng)力斷裂極??限決定了固體激光器的最高輸出功率水平［１４］。隨著固體激光器輸出功率水平的不斷提升??２??

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【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]端面泵浦薄片激光器熱效應(yīng)補(bǔ)償方法的研究[J]. 曹健東,程小勁,范米,項(xiàng)博良.  光電子·激光. 2019(02)
[2]機(jī)載噴霧冷卻換熱特性關(guān)鍵影響因素實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王瑜,蔣彥龍,周年勇.  中國(guó)測(cè)試. 2016(05)
[3]噴霧冷卻換熱機(jī)理和影響換熱性能的因素[J]. 王亞青,劉明侯,劉東,王璐,郭紅.  強(qiáng)激光與粒子束. 2011(09)
[4]系統(tǒng)壓力影響下的噴霧冷卻特性及溫度均勻性[J]. 程文龍,韓豐云,劉期聶,范含林.  化工學(xué)報(bào). 2010(12)
[5]封閉式噴霧冷卻傳熱特性的實(shí)驗(yàn)與理論研究[J]. 程文龍,趙銳,韓豐云,劉期聶,范含林.  宇航學(xué)報(bào). 2010(06)
[6]大功率激光器噴霧冷卻中無沸騰區(qū)換熱性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王亞青,劉明侯,劉東,徐侃.  中國(guó)激光. 2009(08)
[7]全固態(tài)激光直接抽運(yùn)技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀[J]. 何坤娜,魏志義,張治國(guó),高春清.  中國(guó)激光. 2009(07)
[8]激光二極管端面抽運(yùn)Nd∶YVO4板條激光器及其熱效應(yīng)[J]. 邵杰,李小莉,馮宇彤,陸雨田.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2008(03)
[9]聚丙烯塑料激光透射焊接工藝[J]. 王霄,張惠中,丁國(guó)民,季進(jìn)清,劉會(huì)霞.  中國(guó)激光. 2008(03)
[10]大功率固體激光器冷卻技術(shù)進(jìn)展[J]. 陶毓伽,淮秀蘭,李志剛,蔡軍.  激光雜志. 2007(02)

博士論文
[1]緊湊型噴霧冷卻系統(tǒng)強(qiáng)化換熱的研究[D]. 章瑋瑋.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]噴霧冷卻傳熱特性、傳熱強(qiáng)化及溫度不均勻性研究[D]. 韓豐云.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[3]大功率固體激光器冷卻研究[D]. 陶毓伽.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2010
[4]大功率固態(tài)激光器中的傳熱與熱應(yīng)力研究[D]. 李志剛.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2008
[5]高功率固體激光系統(tǒng)的熱效應(yīng)及熱管理研究[D]. 曹丁象.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]端面泵浦Nd:YAG脈沖激光器輸出特性與熱效應(yīng)研究[D]. 劉宇乾.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2019
[2]基于鎵酸鋅近紅外長(zhǎng)余輝材料的摻雜改性及其發(fā)光性能的研究[D]. 李瑞亨.杭州電子科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3502776