For nylig gennemførte Castor Liangs team ved Laser Center ved Hefei Institute of Materials, Chinese Academy of Sciences, en undersøgelse af koronaudladningsvæskekontrol og dens anvendelse i gaslasersystemer, og foreslog en elektrisk felt-flow-feltkoblingsanalysemodel, der kan anvendes til flernåls koronaudladningsscenarier, afslørede karakteristikaene af strømningshastighedsfordelingen af de multi-nåle elektrofluidpumper og deres kontrollerede love, og designet elektrofluidiske pumper, der kan bruges til den ultrakompakte miniaturisering af gaslasersystemets ikke-mekaniske medium Designet af elektrofluidisk pumpe kan bruges til det ikke-mekaniske medium cirkulationsdrev af ultrakompakt og miniaturiseret gaslasersystem, som bryder igennem vanskelighederne ved anvendelsen af ultrakompakt gaslasersystem under specielle scenarier. Forskningsresultaterne er offentliggjort i Physics of Fluids, det førende internationale tidsskrift inden for fluidmekanik, og er blevet udvalgt som Editor's Pick af tidsskriftet.
Traditionel gaslaser anvender mekanisk cirkulationsanordning til at danne højhastigheds-mediumcirkulation, som er kendetegnet ved stor volumen, stærk vibration og alvorlig støj, og er ikke egnet til nogle specielle anvendelsesscenarier såvel som anvendelsen af ultrakompakt gaslasersystem; Elektrohydrodynamik (EHD) pumpe genererer "ioniseret vind" gennem koronaudladning, som har fordelene ved let vægt, høj ydeevne og lave omkostninger. Elektrohydrodynamik (EHD) pumper genererer "ionisk vind" gennem koronaudladning, som har fordelene ved let vægt, ingen vibrationer, ingen støj osv., og kan erstatte den traditionelle mekaniske cirkulationsanordning i det miniaturiserede gaslasersystem for at udvide applikationerne af gaslasere.
Fig. Beregningsramme for kantværdiproblemet ved flernåls EHD-pumpeflowprofil
Forskerne har undersøgt strømningsfordelingsegenskaberne for flernåls coronaudledning EHD-pumpen og dens strømningshastighedskontrolproblem. For det første udledes de ikke-lineære steady state elektrohydrodynamiske forenklede ligninger, der gælder for flernåls koronaudladningssystemet, ved at etablere en tilsvarende fysisk model og en multifysisk feltkoblingsmekanisme; for det andet er en højpræcision og hurtig numerisk beregningsalgoritme designet til kantværdiproblemet med den ikke-lineære differentialligning af strømningshastighedsprofilen, som kvantitativt beregner de kontrollerede karakteristika af steady-state strømningshastigheden som funktion af variationen af spændingen og elektrodeafstandsparameteren.
Resultaterne viser, at spændingsparameteren er mere dominerende end elektrodeafstanden i steady state strømningshastighedsstyringen af multi-nåle EHD-pumper, og både den maksimale strømningshastighed og den gennemsnitlige strømningshastighed af systemet viser en superlineær udviklingslov med spændingsstyring . I designet af multi-nåle EHD-pumpen med 1 cm elektrodeafstand kan en maksimal gasstrømningshastighed på 0,82 m/s opnås ved at levere en driftsspænding på 5000 V, som kan opfylde kravene iht. medium cirkulation i et lille gaslasersystem, tilfredsstille den normale glødeudladning ved hovedelektroden og udvide anvendelsen af det ultrakompakte gaslasersystem i specielle scenarier.
Fig. Flowfeltfordeling af multi-nåle EHD-systemet: (a) når anodespændingen er 4000 volt; (b) når anodespændingen er 4500 volt; (c) når anodespændingen er 5000 volt
Jinliang Han, en masterstuderende, var den første forfatter til papiret, og Castor Liang, en forsker, var den tilsvarende forfatter til papiret. Denne forskning blev støttet af Youth Innovation Promotion Association of the Chinese Academy of Sciences, Research Instrumentation and Equipment Development Program for Chinese Academy of Sciences og Youth Team Program for Anguang Institute, Hefei Institute of Materials, Chinese Academy of Sciences.
