碟片激光器晶体模块阵列射流冲击冷却的研究

为了研究影响碟片激光器晶体模块射流冲击冷却单元换热效果的核心因素,采用数值计算的方法,在喷孔总面积一定的条件下对孔径、孔间距及喷射距离进行了冲击冷却的分析,通过实验对换热系数进行了对比分析,并在实际的碟片激光器上对降温效果进行了验证。结果表明,孔径为0.6mm且孔间距为1.6mm的喷嘴B具有最好的换热效果,在3 L/min的流量及3mm的喷射距离下,换热系数达到55000 Wm-2K-1;不同泵压下,存在最佳喷射距离,喷嘴B在0.2 MPa时,最佳喷射距离为0.5mm;当流量为6.5 L/min、喷射距离为5mm及注入电流为200A时,喷嘴B对碟片晶体的冷却温度比喷嘴C低5℃。此结论为碟片激光器晶体模块射流冲击冷却单元的优化设计提供了参考。     

液体喷射抛光技术研究

液体喷射抛光(FJP)技术是近几年提出的一种新型光学抛光工艺,本文简介了这种抛光技术的原理,介绍了我们的研究结果,其中包括在抛光机理方面提出抛光液中磨料粒子的径向流动对工件产生的径向磨削剪切作用是材料去除的关键;建立了较完善的描述FJP过程的数学模型;提出了获得较理想工作函数的方法;得到了求解时间驻留函数的一种算法;另外还研究了不同FJP溶液及一些工艺参数对样品表面粗糙度的影响、被抛光材料特性对材料去除率及表面粗糙度的影响等.结合这些研究建立了一套非球面数控液体喷射抛光没备和相关工艺,并利用其对实际非球面做了数控抛光实验,最后得到其截面的误差优于0.15靘PV,表面粗糙度Ra达到2.25nm,实验结果表明此技术可用于非球面的数控抛光.     

微磨料气射流加工特性实验研究

为了获得微磨料气射流加工的一般原理,设计了一套微磨料气射流喷砂实验装置,利用该装置实验调查了射流特性及喷射参数对微磨料气射流加工的影响规律,并结合气固两相流理论对问题进行了分析。得到了微磨料气射流加工中喷射距离、喷射时间和磨料粒度对加工效果的影响规律,最终确定了合理的加工参数。     

射流抛光用于纳米深度修形

描述了射流抛光加工中各种重要参数与材料去除率的相互关系,如加工时间、磨粒浓度、磨粒直径、微粒速度以及扫描运动的影响.-部分实验证明了去除极少量的材料(少于1 nm/min)的可能性.在理论和实验上将定点抛光与相对移动情况下得到的去除点进行对比.最后通过理论和实验证明,材料是以塑性方式去除的.     

不同环境压强下激光空泡溃灭射流的实验研究

为了研究环境压强对固壁面附近激光空泡溃灭射流的影响,采用光偏转方法对固体壁面附近空泡溃灭行为进行了实验研究,得到了不同环境压强下空泡的溃灭时间、溃灭射流冲击压强。结果表明,相同激光能量下,环境压强对空泡溃灭时间、射流冲击压强都有非线性的影响关系,环境压强越大,溃灭时间越小,射流冲击压强越大;在空泡溃灭的前期,泡壁加速率较小且受环境压强的影响较小;在溃灭的后期,射流形成,空泡上表面泡壁中心点速率迅速增大,且相应阶段的加速率随着环境压强的增大而增大。这一结果对激光水下加工及空泡动力学的研究有积极的意义。     

银墨水/树脂双材料微滴喷射过程数值模拟与分析

针对银墨水/树脂双材料微滴喷射一体化成形精度调控需求,建立基于气液两相流耦合的VOF流体体积函数模型以及微滴沉积模型,研究材料黏度、表面张力以及喷射速度等参数对微滴成形效果的影响,并进行了微滴喷射对比实验。结果表明,黏度影响微滴成形距离及微滴体积,黏度增大会增加成形时间,并增大微滴体积;表面张力影响微滴断裂距离及底板铺展面积,表面张力越大则成形距离越短,在底板上的铺展面积越小;喷射速度影响微滴成形距离及成形形态,其中断裂距离和卫星滴数量与喷射速度成近线性关系。实验结果证明,当喷嘴直径为60μm时,树脂材料在3.58 m/s的喷射速度下可以产生直径为70μm的微滴,验证了微滴喷射仿真结果的有效性。     

SiC单晶片C面固结磨料化学机械抛光的研究

本文研究了三种不同种类的磨料对SiC单晶片去除率的影响.最终选用金刚石磨料作为SiC单晶片的化学机械抛光磨料.结果表明:固结磨料CMP的材料去除率是游离磨料的3倍以上,固结磨料抛光垫,可大幅度提高材料去除效率.     

激光功率对激光加工CFRPs热损伤影响研究

激光加工通过迅速升温实现材料去除,能够克服传统碳纤维增强复合材料(CFRPs)加工过程中出现的热损伤而导致的加工质量问题,成为了CFRPs精密加工的先进技术。为探究激光功率对CFRPs切割过程的影响机理,针对CFRPs激光切割过程,建立了综合考虑激光功率分布特性、材料相变烧蚀特性、材料各向异性和空气对流的三维介观耦合模型,应用COMSOL5.6进行了数值模拟。模拟结果表明,环氧树脂的烧蚀量随时间的变化呈三次函数关系,碳纤维的烧蚀量呈一次函数关系,且环氧树脂的去除速率高于碳纤维去除速率。此外,热影响区(HAZ)宽度随激光功率增大而增大,随时间变化呈三次函数关系。     

高功率微波装置散热热沉传热流动特性

高功率微波装置在运行时面临的高热流密度散热是当前热控必须解决的难题。微小通道热沉散热结构简单,换热能力突出,在一定程度上能够解决高热流密度散热的问题。但使用微小通道热沉散热时,散热面温度在沿工质流动方向不断升高,这对器件稳定运行不利。而射流冲击技术中流体垂直于热源喷射,温度边界层薄,温度梯度大,换热效果强。将射流冲击技术与微通道热沉相结合,不仅能提高换热系数,增大换热量,而且能实现良好的温度均匀性。对高热流密度下射流冲击微小通道热沉进行数值模拟,分析不同射流孔径对其传热和流动特性的影响。结果表明,增大远离出口处的射流孔径,有利于提高传热效率和减小流动阻力。优化后的射流微通道热沉,在质量流量为14 g/s时,换热系数接近39 000 W/(m2·K)。     

壁式喷头红外降温特性试验研究

随着红外探测技术的发展，水幕成为舰船红外隐身研究的焦点，而对于水幕降温与水雾遮蔽两种水幕效应对红外探测特性的影响及其内在的物理机制目前尚未形成统一的认识。针对舰船8～14μm波段的红外辐射问题，基于典型的壁式喷嘴建立壁式喷头试验系统，研究了不同喷射距离、不同喷射总流量以及不同温度钢板对壁式喷头的红外降温特性的影响。试验结果表明，当目标钢板处于中空区和中空区与覆盖区交界，红外降温速率分别为2.03℃/min和3.31℃/min，处于覆盖区时，喷射存在非重叠区和重叠区，非重叠区降温速率最大为6.18℃/min，其同半径距离下的重叠区降温速率为6.54℃/min，且此时重叠区的红外降温时长为40 s，比非重叠区缩短了32 s。喷射总流量的增加对钢板的降温表现出明显的增益性，并且钢板初始温度越高，壁式喷头对其的降温速率越快。此外，水幕内外的钢板温差最大可达8.49℃，表明壁式喷头形成的水幕喷淋能有效遮掩钢板表面温度，降低舰船表面的红外可探测性，实现水幕喷淋隐身。该研究结果可对提高舰船的红外隐身性能提供技术参考。