軸快流CO2激光器大功率放電管的設(shè)計.pdf

1、軸快流CO2激光器的工作氣體在放電管內(nèi)沿軸向高速地流動，通過直流或射頻激勵獲得高功率和高質(zhì)量的激光輸出，在金屬材料的切割、焊接和熱處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。激光器放電管的結(jié)構(gòu)對于氣體的流速和流場分布具有直接的影響，從而影響激光器輸出的光束質(zhì)量和激光功率。本論文針對傳統(tǒng)的放電管存在的單位長度輸出功率低的問題，采用現(xiàn)代計算流體動力學的數(shù)值模擬方法設(shè)計出了一種新型結(jié)構(gòu)的放電管，并對放電管進行了實驗驗證，實驗表明新型的放電管能夠?qū)崿F(xiàn)更高功率的

2、激光輸出，有助于激光器向高功率和小型化發(fā)展，本論文主要內(nèi)容有以下幾個方面：
　?。?）闡述了軸快流CO2激光器的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其放電特征，重點分析了兩種常用放電管的結(jié)構(gòu)及其在放電穩(wěn)定性和注入功率極限方面的優(yōu)缺點。
　?。?）建立了放電管數(shù)值仿真的三維理論模型。三維理論模型包括控制方程，動量守恒方程和質(zhì)量守恒方程以及方程中的一些變量，同時給出了數(shù)值仿真模型建立需要滿足的幾個條件，為后面的大功率放電管設(shè)計仿真提供一個理論的

3、基礎(chǔ)。
　?。?）設(shè)計了大功率輸出的放電管結(jié)構(gòu)并對其進行了理論仿真。從理論上指出提高放電管的質(zhì)量流量可以增加輸出的功率，借助流體仿真FLUENT設(shè)計了放電管的繞流環(huán)結(jié)構(gòu)、噴嘴、口徑、入口尺寸等，最終得到大功率輸出的放電管的結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明，新設(shè)計的放電管在氣體質(zhì)量流量、流速、流場均勻性、溫度分布、放點穩(wěn)定性方面優(yōu)于原有的CP4000放電管。
　?。?）對新設(shè)計的放電管進行了實驗驗證。分別了測試了不同功率下的單根放電管工作電