Récemment, l'équipe de Castor Liang au Centre laser de l'Institut des matériaux de Hefei, Académie chinoise des sciences, a mené une étude sur le contrôle des fluides à décharge corona et son application dans les systèmes laser à gaz, a proposé un modèle d'analyse de couplage champ électrique-champ d'écoulement applicable aux scénarios de décharge corona à aiguilles multiples, a révélé les caractéristiques de la distribution du débit des pompes électrofluidiques à aiguilles multiples et leurs lois contrôlées, et a conçu des pompes électrofluidiques qui peuvent être utilisées pour la miniaturisation ultra-compacte du milieu non mécanique du système laser à gaz. La conception de la pompe électrofluidique peut être utilisée pour l'entraînement de circulation de milieu non mécanique du système laser à gaz ultra-compact et miniaturisé, ce qui permet de surmonter les difficultés d'application du système laser à gaz ultra-compact dans des scénarios particuliers. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Physics of Fluids, la principale revue internationale dans le domaine de la mécanique des fluides, et ont été sélectionnés comme choix de l'éditeur par la revue.
Français Le laser à gaz traditionnel adopte un dispositif de circulation mécanique pour former une circulation de milieu à grande vitesse, qui se caractérise par un grand volume, de fortes vibrations et un bruit important, et ne convient pas à certains scénarios d'application spéciaux ainsi qu'à l'application d'un système laser à gaz ultra-compact ; La pompe électrohydrodynamique (EHD) génère un « vent ionisé » par décharge corona, qui présente les avantages d'un poids léger, de hautes performances et d'un faible coût. Les pompes électrohydrodynamiques (EHD) génèrent un « vent ionisé » par décharge corona, qui présente les avantages d'un poids léger, d'aucune vibration, d'aucun bruit, etc., et peuvent remplacer le dispositif de circulation mécanique traditionnel dans le système laser à gaz miniaturisé pour étendre les applications des lasers à gaz.
Fig. Cadre de calcul pour le problème de valeur de bord du profil d'écoulement de la pompe EHD à aiguilles multiples
Les chercheurs ont étudié les caractéristiques de distribution de débit de la pompe à décharge corona multi-aiguilles EHD et son problème de contrôle du débit. Tout d'abord, les équations simplifiées électrohydrodynamiques à l'état stationnaire non linéaires applicables au système de décharge corona multi-aiguilles sont dérivées en établissant un modèle physique correspondant et un mécanisme de couplage de champ multi-physique ; deuxièmement, un algorithme de calcul numérique de haute précision et rapide est conçu pour le problème de valeur de bord de l'équation différentielle non linéaire du profil de vitesse d'écoulement, qui calcule quantitativement les caractéristiques contrôlées de la vitesse d'écoulement à l'état stationnaire en fonction de la variation de la tension et du paramètre d'espacement des électrodes.
Français Les résultats montrent que le paramètre de tension est plus dominant que l'espacement des électrodes dans le contrôle du débit à l'état stable des pompes EHD à aiguilles multiples, et le débit maximal et le débit moyen du système présentent tous deux une loi d'évolution superlinéaire avec contrôle de tension. Dans la conception de la pompe EHD à aiguilles multiples avec un espacement des électrodes de 1 cm, un débit de gaz maximal de 0,82 m/s peut être obtenu en fournissant une tension de fonctionnement de 5000 V, ce qui peut répondre aux exigences de circulation du milieu dans un petit système laser à gaz, satisfaire la décharge luminescente normale à l'électrode principale et étendre l'application du système laser à gaz ultra-compact dans des scénarios spéciaux.
Fig. Distribution du champ d'écoulement du système EHD à aiguilles multiples : (a) lorsque la tension anodique est de 4 000 volts ; (b) lorsque la tension anodique est de 4 500 volts ; (c) lorsque la tension anodique est de 5 000 volts
Jinliang Han, étudiant en master, est le premier auteur de l'article et Castor Liang, chercheur, est l'auteur correspondant de l'article. Cette recherche a été soutenue par l'Association pour la promotion de l'innovation des jeunes de l'Académie chinoise des sciences, le Programme de développement d'instruments et d'équipements de recherche de l'Académie chinoise des sciences et le Programme d'équipe des jeunes de l'Institut Anguang, Institut des matériaux de Hefei, Académie chinoise des sciences.
