Recentment, l'equip de Castor Liang al Centre làser de l'Institut de Materials Hefei de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, va realitzar un estudi sobre el control de fluids de descàrrega corona i la seva aplicació en sistemes làser de gas, va proposar un model d'anàlisi d'acoblament de camp de flux elèctric aplicable a escenaris de descàrrega de corona multi-agulla, van revelar les característiques de la distribució del cabal de les bombes electrofluídiques multi-agulla i les seves lleis controlades i van dissenyar bombes electrofluídiques que es poden utilitzar per a la miniaturització ultracompacte del medi no mecànic del sistema làser de gas. El disseny de la bomba electrofluídica es pot utilitzar per a l'accionament de circulació mitjana no mecànica del sistema làser de gas ultracompacte i miniaturitzat, que supera les dificultats en l'aplicació del sistema làser de gas ultracompacte en escenaris especials. Els resultats de la investigació s'han publicat a Physics of Fluids, la principal revista internacional en el camp de la mecànica de fluids, i han estat seleccionats com a Editor's Pick per la revista.
El làser de gas tradicional adopta un dispositiu de circulació mecànica per formar una circulació mitjana d'alta velocitat, que es caracteritza per un gran volum, una forta vibració i un soroll greu, i no és adequat per a alguns escenaris d'aplicació especial, així com per a l'aplicació del sistema làser de gas ultracompacte; La bomba electrohidrodinàmica (EHD) genera "vent ionitzat" a través de la descàrrega corona, que té els avantatges de pes lleuger, alt rendiment i baix cost. Les bombes electrohidrodinàmiques (EHD) generen "vent iònic" mitjançant descàrrega corona, que té els avantatges de pes lleuger, sense vibracions, sense soroll, etc., i poden substituir el dispositiu de circulació mecànica tradicional en el sistema làser de gas miniaturitzat per ampliar les aplicacions de làsers de gas.
Fig. Marc computacional per al problema de valor de vora del perfil de flux de bomba EHD multiagulla
Els investigadors han estudiat les característiques de distribució del cabal de la bomba EHD de descàrrega corona multi-agulla i el seu problema de control de cabal. En primer lloc, les equacions simplificades electrohidrodinàmiques no lineals d'estat estacionari aplicables al sistema de descàrrega de corona de múltiples agulles es deriven establint un model físic corresponent i un mecanisme d'acoblament de camps multifísics; en segon lloc, es dissenya un algorisme de càlcul numèric d'alta precisió i ràpid per al problema del valor de vora de l'equació diferencial no lineal del perfil de velocitat del flux, que calcula quantitativament les característiques controlades de la velocitat del flux en estat estacionari en funció de la variació de la tensió i el paràmetre d'espaiat entre elèctrodes.
Els resultats mostren que el paràmetre de tensió és més dominant que l'espaiat entre elèctrodes en el control del cabal en estat estacionari de les bombes EHD multiagulles, i tant el cabal màxim com el cabal mitjà del sistema mostren una llei d'evolució superlineal amb control de tensió. . En el disseny de la bomba EHD de múltiples agulles amb un espai d'1 cm entre elèctrodes, es pot obtenir un cabal de gas màxim de 0,82 m/s proporcionant una tensió de funcionament de 5000 V, que pot complir els requisits de circulació mitjana en un sistema làser de gas petit, satisfà la descàrrega de resplendor normal a l'elèctrode principal i ampliï l'aplicació del sistema làser de gas ultracompacte en escenaris especials.
Fig. Distribució del camp de flux del sistema EHD de múltiples agulles: (a) quan la tensió de l'ànode és de 4000 volts; (b) quan la tensió de l'ànode és de 4500 volts; (c) quan la tensió de l'ànode és de 5000 volts
Jinliang Han, estudiant de màster, va ser el primer autor de l'article, i Castor Liang, investigador, va ser l'autor corresponent de l'article. Aquesta investigació va comptar amb el suport de l'Associació de Promoció de la Innovació Juvenil de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, el Programa de Desenvolupament d'Equipaments i Instrumentació de Recerca de l'Acadèmia de Ciències de la Xina i el Programa d'Equips Juvenils de l'Institut Anguang, Institut Hefei de Materials, Acadèmia Xinesa de Ciències.
