Pred kratkim je ekipa Castorja Lianga na Laserskem centru Inštituta za materiale Hefei Kitajske akademije znanosti izvedla študijo o nadzoru tekočine s koronsko razelektritvijo in njeni uporabi v plinskih laserskih sistemih ter predlagala model analize sklopitve polja med električnim poljem in tokom, ki se uporablja za scenarije koronske razelektritve z več iglami, razkril značilnosti porazdelitve hitrosti pretoka večigelnih elektrofluidnih črpalk in njihove nadzorovane zakonitosti ter zasnoval elektrofluidne črpalke, ki jih je mogoče uporabiti za ultrakompaktno miniaturizacijo nemehanskega medija plinskega laserskega sistema. Zasnovo elektrofluidne črpalke je mogoče uporabiti za nemehanski srednji obtočni pogon ultrakompaktnega in miniaturiziranega plinskega laserskega sistema, ki prebija težave pri uporabi ultrakompaktnega plinskega laserskega sistema v posebnih scenarijih. Rezultati raziskave so bili objavljeni v Physics of Fluids, najboljši mednarodni reviji na področju mehanike tekočin, revija pa jih je izbrala kot urednikov izbor.
Tradicionalni plinski laser uporablja mehansko cirkulacijsko napravo za oblikovanje visoke hitrosti srednjega kroženja, za katero so značilni velika prostornina, močne vibracije in resen hrup in ni primeren za nekatere posebne scenarije uporabe kot tudi za uporabo ultrakompaktnega plinskega laserskega sistema; Elektrohidrodinamična (EHD) črpalka ustvarja "ioniziran veter" s koronsko razelektritvijo, katere prednosti so majhna teža, visoka zmogljivost in nizki stroški. Elektrohidrodinamične (EHD) črpalke ustvarjajo "ionski veter" s koronsko razelektritvijo, ki ima prednosti majhne teže, brez vibracij, hrupa itd. in lahko nadomesti tradicionalno mehansko krožno napravo v miniaturnem plinskem laserskem sistemu za razširitev aplikacij plinski laserji.
Slika. Računalniško ogrodje za problem robne vrednosti profila pretoka črpalke EHD z več iglami
Raziskovalci so proučevali značilnosti porazdelitve pretoka večigelne črpalke EHD s koronsko razelektritvijo in njen problem nadzora pretoka. Prvič, nelinearne elektrohidrodinamične poenostavljene enačbe v stanju dinamičnega ravnovesja, ki se uporabljajo za sistem koronske razelektritve z več iglami, so izpeljane z vzpostavitvijo ustreznega fizikalnega modela in večfizičnega mehanizma sklopitve polja; drugič, visoko natančen in hiter algoritem za numerični izračun je zasnovan za problem robnih vrednosti nelinearne diferencialne enačbe profila hitrosti toka, ki kvantitativno izračuna kontrolirane značilnosti hitrosti toka v ustaljenem stanju kot funkcijo variacije napetost in parameter razmika elektrod.
Rezultati kažejo, da je parameter napetosti bolj prevladujoč kot razmik med elektrodami pri regulaciji pretoka v stanju dinamičnega ravnovesja večigelnih črpalk EHD, tako največji pretok kot srednji pretok sistema kažeta superlinearni zakon evolucije z nadzorom napetosti . Pri zasnovi črpalke EHD z več iglami z razmikom med elektrodami 1 cm je mogoče doseči največji pretok plina 0,82 m/s z zagotavljanjem delovne napetosti 5000 V, ki lahko izpolnjuje zahteve srednja cirkulacija v majhnem plinskem laserskem sistemu, zadovoljiti normalno žarilno razelektritev na glavni elektrodi in razširiti uporabo ultrakompaktnega plinskega laserskega sistema v posebnih scenarijih.
Slika. Porazdelitev polja toka večigelnega sistema EHD: (a) ko je anodna napetost 4000 voltov; (b) ko je anodna napetost 4500 voltov; (c) ko je anodna napetost 5000 voltov
Jinliang Han, magistrski študent, je bil prvi avtor prispevka, Castor Liang, raziskovalec, pa ustrezni avtor prispevka. To raziskavo so podprli Združenje za promocijo mladinskih inovacij pri Kitajski akademiji znanosti, Program za razvoj raziskovalnih instrumentov in opreme pri Kitajski akademiji znanosti ter Program mladinskih skupin Inštituta Anguang, Inštituta za materiale Hefei pri Kitajski akademiji znanosti.
