Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi, Hefei Malzeme Enstitüsü Lazer Merkezi'ndeki Castor Liang ekibi, korona deşarj akışkan kontrolü ve gaz lazer sistemlerindeki uygulaması üzerine bir çalışma yürüttü, çok iğneli korona deşarj senaryolarına uygulanabilir bir elektrik alanı-akış alanı kuplaj analizi modeli önerdi, çok iğneli elektroakışkan pompaların akış hızı dağılımının özelliklerini ve bunların kontrollü yasalarını ortaya koydu ve gaz lazer sisteminin mekanik olmayan ortamının ultra kompakt minyatürleştirilmesi için kullanılabilecek elektroakışkan pompalar tasarladı. Elektroakışkan pompa tasarımı, ultra kompakt ve minyatürleştirilmiş gaz lazer sisteminin mekanik olmayan ortam sirkülasyon tahriki için kullanılabilir ve bu, ultra kompakt gaz lazer sisteminin özel senaryolar altında uygulanmasındaki zorlukları aşar. Araştırma sonuçları, akışkanlar mekaniği alanında önde gelen uluslararası dergi olan Physics of Fluids'de yayınlandı ve dergi tarafından Editörün Seçimi olarak seçildi.
Geleneksel gaz lazeri, büyük hacim, güçlü titreşim ve ciddi gürültü ile karakterize edilen yüksek hızlı ortam sirkülasyonu oluşturmak için mekanik sirkülasyon cihazını benimser ve bazı özel uygulama senaryoları ve ultra kompakt gaz lazer sisteminin uygulanması için uygun değildir; Elektrohidrodinamik (EHD) pompa, hafif ağırlık, yüksek performans ve düşük maliyet avantajlarına sahip olan korona deşarjı yoluyla "iyonize rüzgar" üretir. Elektrohidrodinamik (EHD) pompalar, hafif ağırlık, titreşim yok, gürültü yok vb. avantajlarına sahip olan korona deşarjı yoluyla "iyonik rüzgar" üretir ve gaz lazerlerinin uygulamalarını genişletmek için minyatür gaz lazer sistemindeki geleneksel mekanik sirkülasyon cihazının yerini alabilir.
Şekil. Çok iğneli EHD pompa akış profilinin kenar değeri problemi için hesaplamalı çerçeve
Araştırmacılar, çok iğneli korona deşarj EHD pompasının akış dağılım karakteristiklerini ve akış hızı kontrol problemini incelediler. İlk olarak, çok iğneli korona deşarj sistemine uygulanabilen doğrusal olmayan sabit durum elektrohidrodinamik basitleştirilmiş denklemler, karşılık gelen bir fiziksel model ve çoklu fiziksel alan birleştirme mekanizması kurularak türetildi; ikinci olarak, akış hızı profilinin doğrusal olmayan diferansiyel denkleminin kenar değeri problemi için yüksek hassasiyetli ve hızlı bir sayısal hesaplama algoritması tasarlandı; bu algoritma, sabit durum akış hızının kontrollü karakteristiklerini, voltaj ve elektrot aralığı parametresinin değişiminin bir fonksiyonu olarak nicel olarak hesaplar.
Sonuçlar, çok iğneli EHD pompalarının sabit durum akış hızı kontrolünde voltaj parametresinin elektrot aralığından daha baskın olduğunu ve hem maksimum akış hızının hem de sistemin ortalama akış hızının voltaj kontrolü ile süper doğrusal bir evrim yasası gösterdiğini göstermektedir. 1 cm elektrot aralığına sahip çok iğneli EHD pompasının tasarımında, 5000 V'luk bir çalışma voltajı sağlanarak 0.82 m/s'lik bir maksimum gaz akış hızı elde edilebilir; bu, küçük bir gaz lazer sisteminde ortam sirkülasyonunun gereksinimlerini karşılayabilir, ana elektrottaki normal kızdırma deşarjını tatmin edebilir ve ultra kompakt gaz lazer sisteminin özel senaryolardaki uygulamasını genişletebilir.
Şekil Çok iğneli EHD sisteminin akış alanı dağılımı: (a) anot voltajı 4000 volt olduğunda; (b) anot voltajı 4500 volt olduğunda; (c) anot voltajı 5000 volt olduğunda
Yüksek lisans öğrencisi Jinliang Han makalenin ilk yazarıydı ve araştırmacı Castor Liang makalenin muhatap yazarıydı. Bu araştırma Çin Bilimler Akademisi Gençlik İnovasyon Tanıtım Derneği, Çin Bilimler Akademisi Araştırma Enstrümantasyonu ve Ekipman Geliştirme Programı ve Çin Bilimler Akademisi Hefei Malzeme Enstitüsü Anguang Enstitüsü Gençlik Takımı Programı tarafından desteklenmiştir.
