3kW射頻板條CO2激光器的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、本文旨在研究分析3kW射頻激勵(lì)擴(kuò)散冷卻CO2激光器的諧振腔箱體力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與射頻放電平板電極的熱場(chǎng)分布。使用有限元仿真軟件模擬分析了箱體結(jié)構(gòu)抽真空狀態(tài)的變形規(guī)律；設(shè)計(jì)了一種新型電極冷卻水道方案，來(lái)改善擴(kuò)散冷卻效果。
　　論文的主要內(nèi)容包括：
　?。?）分析了激光器箱體結(jié)構(gòu)與激光器工作穩(wěn)定性的作用關(guān)系，針對(duì)激光器開(kāi)機(jī)工作前抽真空過(guò)程中箱體內(nèi)外氣壓差導(dǎo)致其變形的實(shí)際工程問(wèn)題，設(shè)計(jì)了五種箱體上蓋結(jié)構(gòu)方案，利用有限元方法分別分析了

2、各方案的應(yīng)力應(yīng)變分布，結(jié)果顯示箱體上蓋長(zhǎng)度方向兩側(cè)壁最易變形，側(cè)壁使用加強(qiáng)肋相比不使用將最大形變由0.0315mm降低到0.0295mm，添加橫向加強(qiáng)肋后可將形變進(jìn)一步降低到0.024mm。
　?。?）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示激光器工作狀態(tài)的熱穩(wěn)定性直接影響著最終輸出的穩(wěn)定性，由于激光器腔體內(nèi)熱量傳遞過(guò)程是首先從工作氣體以熱傳導(dǎo)方式傳遞到電極外表面，再經(jīng)過(guò)電極內(nèi)部的熱傳導(dǎo)到水道內(nèi)壁，最后被水道中流動(dòng)的冷卻水以熱對(duì)流方式帶走，冷卻流道的設(shè)計(jì)決定

3、了電極擴(kuò)散冷卻效果，間接影響了激光輸出穩(wěn)定性。
　　（3）設(shè)計(jì)多重并行冷卻水道方案，利用有限元方法與蛇形水道對(duì)比后發(fā)現(xiàn)多重并行水道方案電極最高、最低及平均溫度均較低，得出多重并行水道方案更優(yōu)的結(jié)論；通過(guò)瞬態(tài)仿真分析得到激光器開(kāi)機(jī)到穩(wěn)定工作過(guò)程中電極溫度變化規(guī)律，即開(kāi)機(jī)一段時(shí)間內(nèi)電極溫度隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)直至趨于穩(wěn)定，對(duì)流換熱系數(shù) h決定著具體過(guò)程。
　　本文對(duì)激光器箱體的力學(xué)結(jié)構(gòu)與射頻電極的溫度變化與分布的分析給3kW射頻板條