Un groupe de recherche dirigé par le professeur Liang Xu de l’Institut d’optique et de mécanique fine d’Anhui, Instituts des sciences physiques de Hefei de l’Académie chinoise des sciences, propose un modèle d’analyse de couplage révélant les caractéristiques d’écoulement et les lois de contrôle d’une pompe électrohydrodynamique multi-aiguilles (EHD).
Ce modèle, conçu pour la circulation de milieu non mécanique dans des systèmes laser à gaz ultra-compacts, répond aux défis d’application dans ces systèmes. Les résultats de la recherche ont été publié dans Physique des fluideset sélectionné par la revue comme choix de l’éditeur.
Le laser à gaz traditionnel adopte un dispositif de circulation mécanique pour former une circulation de milieu à grande vitesse, qui présente les caractéristiques d’un grand volume, de fortes vibrations et d’un bruit important.
Les pompes EHD génèrent du « vent ionique » par décharge corona et présentent les avantages d’être légères, sans vibration, sans bruit, etc., qui peuvent remplacer les dispositifs de circulation mécaniques traditionnels dans les systèmes laser à gaz miniaturisés et élargir l’application des lasers à gaz.
Dans cette étude, les chercheurs ont étudié la distribution de l’écoulement et les caractéristiques de vitesse d’une pompe à décharge corona multi-aiguilles EHD. Ils ont dérivé une équation EHD non linéaire simplifiée en régime permanent et ont conçu un algorithme de calcul numérique rapide et de haute précision pour le profil de vitesse d’écoulement. Les caractéristiques de contrôle de la vitesse constante avec la tension et l’espacement des électrodes ont été données.
Cette étude a révélé, pour la première fois, les caractéristiques d’écoulement et l’influence des paramètres de la pompe EHD à décharge corona multi-aiguilles. De plus, elle a fourni des indications pour la conception pratique de pompes EHD miniaturisées et leur application dans les lasers à gaz.
Les pompes électrohydrodynamiques conçues peuvent être utilisées comme pilote de cycle diélectrique non mécanique du système laser à gaz ultra-compact, prenant en charge la décharge luminescente normale de l’électrode principale et élargissant les applications de ces systèmes dans des environnements spécialisés tels que les environnements aéroportés, véhiculaires et maritimes.
« Notre découverte fournit un soutien théorique et des outils analytiques pour de futures recherches et développements de systèmes laser à gaz miniaturisés ultra-compacts », a déclaré le professeur Liang Xu.
Plus d’information:
Jin-Liang Han et al, Modèle analytique et contrôle de la vitesse d’écoulement d’un système électrohydrodynamique avec décharge corona multi-aiguilles, Physique des fluides (2024). DOI: 10.1063/5.0217043