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斜抽运无机液体激光器的流场热分布

胡滔 魏泳涛 宋影松 张玉明 李密 马再如 冯国英

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斜抽运无机液体激光器的流场热分布

胡滔, 魏泳涛, 宋影松, 张玉明, 李密, 马再如, 冯国英

The flow field heat distribution of inorganic liquid laser under oblique pumping

Wei Yong-Tao, Ma Zai-Ru, Song Ying-Song, Feng Guo-Ying, Li Mi, Hu Tao, Zhang Yu-Ming
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  • 激光二极管斜抽运的多增益段串接的液体激光器能够明显地提高激光光束质量、获得较高的输出功率.针对斜抽运子增益段工作时所涉及的流动、传热和壁面耦合,建立了计算子增益段流场热分布的流-热-固耦合模型,应用有限单元法完成了其瞬态流场热分布的数值模拟.该方法排除了不精确的换热系数对计算结果的影响,使得换热系数不再是计算的先决条件,而只是计算结果之一,并且为评价流道形状、流速、吸收系数等因素对流场热的影响,以及进一步改进和控制液体激光介质的流场热分布,提供了可靠的分析方法.数值模拟研究表明:换热系数是空间位置的函数,
    The multi-segment liquid laser system connected in series and obliquely pumped by LD can have significantly improved laser beam quality and higher output power. A flow-heat-solid interaction model for calculating the temperature distribution in the sub-gain section is established, which is focused on the flow, heat transfer and coupling in sub-gain section. We performed the numerical simulation of transient flow-field-heat distribution by way of the finite element method. The method proposed precludes the influence of the inaccurate film coefficient on the calculation results, the film coefficient is no longer a prerequisite, but a result of the calculation. Our method provides a new effective way to assess and control the flow-field-heat distribution which is affected by the flow channel shape, flow rate, absorption coefficient and other factors. Numerical results show that the film coefficient is a function of spatial location. Flow and heat transfer effieciency decreases with increasing velocity. When the laser medium is flowing, the temperature distribution and temperature gradient distribution are similar and are complementary to the film coefficient distribution, the maximum temperature and temperature gradient appears in the sharp corner downstream the flow.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重大项目(批准号:60890203)、国家自然科学基金(批准号:10976017)和国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(批准号:10676023)资助的课题.
    [1]

    Comaskey B J, Ault E R, Kuklo T C 2005 U. S. Patent 6 914 926 B2

    [2]

    Ren G G 2006 Laser Technol. 30 418( in Chinese)[任国光 2006 激光技术 30 418]

    [3]

    Li M, Su Y, Song Y S, Xu Z 2008 Acta Opt. Sin. 28 2349 (in Chinese) [李 密、苏 毅、宋影松、许 正 2008 光学学报 28 2349]

    [4]

    Watson W, Reich S, Lempicki A 1968 IEEE J. Quantum Electron. 4 842

    [5]

    Song X L, Guo Z, Li B B, Wang S Y, Cai D F, Wen J G 2009 Acta Phys. Sin. 58 1700 (in Chinese) [宋小鹿、过 振、李兵斌、王石语、蔡德芳、文建国 2009 58 1700]

    [6]

    Li Z G, Huai X L, Wang L 2009 Appl. Therm. Eng. 29 2927

    [7]

    Ma Z, Li D J, Cao J C, Wu N L, Du K M 2007 Opt. Commun. 275 179

    [8]

    Sovizi M, Massudi R 2007 Opt. Commun. 275 206

    [9]

    Silvestre , Grau J, Pujol M C 2008 Opt. Express. 16 5022

    [10]

    Lin B, Morgan M N, Chen X W, Wang Y K 2009 Int. J. Adv. Manuf. Technol. 42 1175

    [11]

    Zu N N, Dai Z W, Cui Z Q, Tang Y 2008 J. Opt. Am. B 25 2092

    [12]

    Yang Y M, Xu Q M, Guo Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 223( in Chinese) [杨永明、许启明、过 振 2008 57 223]

    [13]

    Dalkilic A S, Yildiz S, Wongwises S 2009 Int. J. Heat Mass Tran. 52 142

    [14]

    Li Z, Huai X, Tao Y 2007 Appl. Phys.B 87 301

    [15]

    Zhu H T, Lou Q H, Zhou J, Qi Y F, Dong J X, Wei Y R 2008 Acta Phys. Sin. 57 4966( in Chinese) [朱洪涛、楼祺洪、周 军、漆云凤、董景星、魏运荣 2008 57 4966]

    [16]

    Xie H Q, Chen L F 2009 Acta Phys. Sin. 58 2513( in Chinese) [谢华清、陈立飞 2009 58 2513]

    [17]

    Li M 2007 M. S. Thesis ( Mianyang: China Academy of Engineering Physics) (in Chinese)[李 密 2007 硕士学位论文(绵阳: 中国工程物理研究院)]

    [18]

    Wang Y F, Liu L C 2006 Quart Glass (Beijing: Chemical Industry Press) pp3—p11(in Chinese ) [王玉芬、刘连成 2006 石英玻璃(北京:化学工业出版社)第3—11页]

    [19]

    Wang J R, Min J C, Song Y Z 2006 Appl. Therm. Engng. 26 549

    [20]

    Wu J, Summers H D 2009 Chin. Phys. B 18 4912

    [21]

    Li Z G, Huai X L, Tao Y J, Guo Z Y 2009 Appl. Opt. 48 598

  • [1]

    Comaskey B J, Ault E R, Kuklo T C 2005 U. S. Patent 6 914 926 B2

    [2]

    Ren G G 2006 Laser Technol. 30 418( in Chinese)[任国光 2006 激光技术 30 418]

    [3]

    Li M, Su Y, Song Y S, Xu Z 2008 Acta Opt. Sin. 28 2349 (in Chinese) [李 密、苏 毅、宋影松、许 正 2008 光学学报 28 2349]

    [4]

    Watson W, Reich S, Lempicki A 1968 IEEE J. Quantum Electron. 4 842

    [5]

    Song X L, Guo Z, Li B B, Wang S Y, Cai D F, Wen J G 2009 Acta Phys. Sin. 58 1700 (in Chinese) [宋小鹿、过 振、李兵斌、王石语、蔡德芳、文建国 2009 58 1700]

    [6]

    Li Z G, Huai X L, Wang L 2009 Appl. Therm. Eng. 29 2927

    [7]

    Ma Z, Li D J, Cao J C, Wu N L, Du K M 2007 Opt. Commun. 275 179

    [8]

    Sovizi M, Massudi R 2007 Opt. Commun. 275 206

    [9]

    Silvestre , Grau J, Pujol M C 2008 Opt. Express. 16 5022

    [10]

    Lin B, Morgan M N, Chen X W, Wang Y K 2009 Int. J. Adv. Manuf. Technol. 42 1175

    [11]

    Zu N N, Dai Z W, Cui Z Q, Tang Y 2008 J. Opt. Am. B 25 2092

    [12]

    Yang Y M, Xu Q M, Guo Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 223( in Chinese) [杨永明、许启明、过 振 2008 57 223]

    [13]

    Dalkilic A S, Yildiz S, Wongwises S 2009 Int. J. Heat Mass Tran. 52 142

    [14]

    Li Z, Huai X, Tao Y 2007 Appl. Phys.B 87 301

    [15]

    Zhu H T, Lou Q H, Zhou J, Qi Y F, Dong J X, Wei Y R 2008 Acta Phys. Sin. 57 4966( in Chinese) [朱洪涛、楼祺洪、周 军、漆云凤、董景星、魏运荣 2008 57 4966]

    [16]

    Xie H Q, Chen L F 2009 Acta Phys. Sin. 58 2513( in Chinese) [谢华清、陈立飞 2009 58 2513]

    [17]

    Li M 2007 M. S. Thesis ( Mianyang: China Academy of Engineering Physics) (in Chinese)[李 密 2007 硕士学位论文(绵阳: 中国工程物理研究院)]

    [18]

    Wang Y F, Liu L C 2006 Quart Glass (Beijing: Chemical Industry Press) pp3—p11(in Chinese ) [王玉芬、刘连成 2006 石英玻璃(北京:化学工业出版社)第3—11页]

    [19]

    Wang J R, Min J C, Song Y Z 2006 Appl. Therm. Engng. 26 549

    [20]

    Wu J, Summers H D 2009 Chin. Phys. B 18 4912

    [21]

    Li Z G, Huai X L, Tao Y J, Guo Z Y 2009 Appl. Opt. 48 598

  • [1] 闫观鑫, 郝永芹, 张秋波. 高功率垂直腔面发射激光器阵列热特性.  , 2024, 73(5): 054204. doi: 10.7498/aps.73.20231614
    [2] 危超, 余炫, 雷诚, 王自昱, 刘胜, 王度. HBr空芯光纤气体激光器的振动热池多能级理论模型与设计仿真.  , 2024, 73(15): 154201. doi: 10.7498/aps.73.20240428
    [3] 范佳锟, 王洁, 高勇, 游志明, 王盛, 张静, 胡耀程, 许章炼, 王斌. 超级质子-质子对撞机中束流热屏的热-结构耦合模拟分析.  , 2021, 70(1): 012901. doi: 10.7498/aps.70.20200830
    [4] 王志鹏, 张峰, 杨嘉炜, 李鹏涛, 关宝璐. 表面液晶-垂直腔面发射激光器阵列的热特性.  , 2020, 69(6): 064203. doi: 10.7498/aps.69.20191793
    [5] 吴文华, 翟薇, 胡海豹, 魏炳波. 液体材料超声处理过程中声场和流场的分布规律研究.  , 2017, 66(19): 194303. doi: 10.7498/aps.66.194303
    [6] 叶学民, 李永康, 李春曦. 受热基底上的液滴铺展及换热特性.  , 2016, 65(23): 234701. doi: 10.7498/aps.65.234701
    [7] 毕欣, 黄林, 杜劲松, 齐伟智, 高扬, 荣健, 蒋华北. 脉冲微波辐射场空间分布的热声成像研究.  , 2015, 64(1): 014301. doi: 10.7498/aps.64.014301
    [8] 李干, 程谋森, 李小康. 激光烧蚀聚甲醛的热-化学耦合模型及其验证.  , 2014, 63(10): 107901. doi: 10.7498/aps.63.107901
    [9] 危卫, 鲁录义, 顾兆林. 风沙运动的电场-流场耦合模型及气固两相流数值模拟.  , 2012, 61(15): 158301. doi: 10.7498/aps.61.158301
    [10] 何广源, 郭靖, 焦中兴, 王彪. 固体激光器热透镜效应的调控.  , 2012, 61(9): 094217. doi: 10.7498/aps.61.094217
    [11] 谢华清, 陈立飞. 纳米流体对流换热系数增大机理.  , 2009, 58(4): 2513-2517. doi: 10.7498/aps.58.2513
    [12] 王 颖, 刘 旭, 章岳光, 顾培夫, 厉以宇, 李明宇. 激光入射角度对薄膜热场分布影响的数值分析.  , 2007, 56(4): 2382-2387. doi: 10.7498/aps.56.2382
    [13] 张新陆, 王月珠, 李 立, 鞠有伦. 端面抽运Tm, Ho:YLF激光器热转换系数及热透镜效应的研究.  , 2007, 56(4): 2196-2201. doi: 10.7498/aps.56.2196
    [14] 朱洪涛, 楼祺洪, 漆云凤, 马海霞, 董景星, 魏运荣. 钛宝石激光器端面抽运Nd:YAG陶瓷激光器热沉积理论和实验研究.  , 2005, 54(12): 5648-5653. doi: 10.7498/aps.54.5648
    [15] 关 俊, 李金萍, 程光华, 陈国夫, 侯 洵. 端面抽运固体激光器热透镜效应的实验研究.  , 2004, 53(6): 1804-1809. doi: 10.7498/aps.53.1804
    [16] 王石语, 过 振, 傅君眉, 蔡德芳, 文建国, 薛海中, 唐映德. 激光二极管抽运固体激光器场分布的热不稳定性研究.  , 2003, 52(2): 355-361. doi: 10.7498/aps.52.355
    [17] 张鹏, 王如竹, 村上正秀. 超流氦浴中的热波传热研究.  , 2002, 51(6): 1350-1354. doi: 10.7498/aps.51.1350
    [18] 曹清, 邓锡铭, 郭弘. 固体激光器的稳模式热稳条件分析.  , 1997, 46(1): 69-77. doi: 10.7498/aps.46.69
    [19] 黄国松, 周烽, 顾绍庭, 张国轩, 陈泽兴. 钕玻璃圆筒激光器的热畸变.  , 1990, 39(3): 367-374. doi: 10.7498/aps.39.367
    [20] 林鸿荪. 片流边界层中气流及热转移.  , 1954, 10(1): 71-88. doi: 10.7498/aps.10.71
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-09-13
  • 修回日期:  2010-01-12
  • 刊出日期:  2010-05-05

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