Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Liang Xu vom Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, schlägt ein Kopplungsanalysemodell vor, das die Strömungseigenschaften und Steuergesetze einer Mehrnadel-Elektrohydrodynamikpumpe (EHD) offenlegt.
Dieses Modell, das für die nichtmechanische Medienzirkulation in ultrakompakten Gaslasersystemen entwickelt wurde, befasst sich mit den Anwendungsherausforderungen in diesen Systemen. Die Forschungsergebnisse waren veröffentlicht In Physik der Flüssigkeitenund von der Zeitschrift als Editor’s Pick ausgewählt.
Der herkömmliche Gaslaser verfügt über eine mechanische Zirkulationsvorrichtung zur Erzeugung einer Hochgeschwindigkeitszirkulation des Mediums, die sich durch großes Volumen, starke Vibrationen und erhebliche Geräuschentwicklung auszeichnet.
EHD-Pumpen erzeugen „Ionenwind“ durch Koronaentladung und haben die Vorteile von geringem Gewicht, keiner Vibration, keiner Geräuschentwicklung usw., wodurch sie herkömmliche mechanische Zirkulationsvorrichtungen in miniaturisierten Gaslasersystemen ersetzen und die Anwendung von Gaslasern erweitern können.
In dieser Studie untersuchten die Forscher die Strömungsverteilung und Geschwindigkeitseigenschaften einer Mehrnadel-Koronaentladungs-EHD-Pumpe. Sie leiteten eine vereinfachte nichtlineare stationäre EHD-Gleichung ab und entwickelten einen hochpräzisen und schnellen numerischen Berechnungsalgorithmus für das Strömungsgeschwindigkeitsprofil. Die Steuereigenschaften der stationären Geschwindigkeit mit Spannung und Elektrodenabstand wurden angegeben.
Diese Studie enthüllte zum ersten Mal die Strömungseigenschaften und den Einfluss der Parameter der Mehrnadel-Koronaentladungs-EHD-Pumpe. Darüber hinaus lieferte sie Hinweise für die praktische Konstruktion miniaturisierter EHD-Pumpen und deren Anwendung in Gaslasern.
Die entwickelten elektrohydrodynamischen Pumpen können als nichtmechanische dielektrische Zyklustreiber des ultrakompakten Gaslasersystems verwendet werden, unterstützen die normale Glimmentladung der Hauptelektrode und erweitern die Anwendungsmöglichkeiten dieser Systeme in speziellen Umgebungen wie in der Luft, in Fahrzeugen und auf Schiffen.
„Unsere Erkenntnisse liefern theoretische Unterstützung und analytische Werkzeuge für die weitere Forschung und Entwicklung ultrakompakter miniaturisierter Gaslasersysteme“, sagte Prof. Liang Xu.
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Jin-Liang Han et al., Analytisches Modell und Strömungsgeschwindigkeitskontrolle eines elektrohydrodynamischen Systems mit Mehrnadel-Koronaentladung, Physik der Flüssigkeiten (2024). DOI: 10.1063/5.0217043