Gần đây, nhóm của Castor Liang tại Trung tâm Laser thuộc Viện Vật liệu Hợp Phì, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu về kiểm soát chất lỏng phóng điện corona và ứng dụng của nó trong hệ thống laser khí, đề xuất mô hình phân tích ghép nối trường dòng điện áp dụng cho các kịch bản phóng điện corona nhiều kim, tiết lộ các đặc điểm phân bố lưu lượng của bơm điện lưu nhiều kim và các định luật được kiểm soát của chúng, đồng thời thiết kế bơm điện lưu có thể sử dụng để thu nhỏ cực nhỏ gọn môi trường không cơ học của hệ thống laser khí Thiết kế bơm điện lưu có thể sử dụng để truyền động tuần hoàn môi trường không cơ học của hệ thống laser khí siêu nhỏ gọn và thu nhỏ, phá vỡ những khó khăn trong việc ứng dụng hệ thống laser khí siêu nhỏ gọn trong các kịch bản đặc biệt. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Physics of Fluids, tạp chí quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực cơ học chất lỏng và được tạp chí này chọn là Lựa chọn của biên tập viên.
Laser khí truyền thống sử dụng thiết bị tuần hoàn cơ học để tạo thành tuần hoàn môi trường tốc độ cao, đặc trưng bởi thể tích lớn, độ rung mạnh và tiếng ồn nghiêm trọng, không phù hợp với một số tình huống ứng dụng đặc biệt cũng như ứng dụng của hệ thống laser khí siêu nhỏ gọn; Bơm điện thủy động lực học (EHD) tạo ra "gió ion hóa" thông qua phóng điện corona, có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, hiệu suất cao và chi phí thấp. Bơm điện thủy động lực học (EHD) tạo ra "gió ion" thông qua phóng điện corona, có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, không rung, không tiếng ồn, v.v. và có thể thay thế thiết bị tuần hoàn cơ học truyền thống trong hệ thống laser khí thu nhỏ để mở rộng ứng dụng của laser khí.
Hình. Khung tính toán cho bài toán giá trị cạnh của hồ sơ lưu lượng bơm EHD nhiều kim
Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các đặc điểm phân phối dòng chảy của bơm EHD xả corona nhiều kim và vấn đề kiểm soát lưu lượng của nó. Đầu tiên, các phương trình điện thủy động lực học trạng thái ổn định phi tuyến tính áp dụng cho hệ thống xả corona nhiều kim được suy ra bằng cách thiết lập một mô hình vật lý tương ứng và một cơ chế ghép nối trường đa vật lý; thứ hai, một thuật toán tính toán số có độ chính xác cao và nhanh được thiết kế cho vấn đề giá trị cạnh của phương trình vi phân phi tuyến tính của cấu hình vận tốc dòng chảy, tính toán định lượng các đặc điểm được kiểm soát của vận tốc dòng chảy trạng thái ổn định như một hàm của sự thay đổi của điện áp và tham số khoảng cách điện cực.
Kết quả cho thấy tham số điện áp chiếm ưu thế hơn khoảng cách điện cực trong điều khiển lưu lượng trạng thái ổn định của bơm EHD nhiều kim, và cả lưu lượng cực đại và lưu lượng trung bình của hệ thống đều cho thấy quy luật tiến hóa siêu tuyến tính với điều khiển điện áp. Trong thiết kế bơm EHD nhiều kim với khoảng cách điện cực 1 cm, có thể đạt được lưu lượng khí cực đại 0.82 m/s bằng cách cung cấp điện áp hoạt động 5000 V, có thể đáp ứng các yêu cầu về lưu thông môi trường trong hệ thống laser khí nhỏ, đáp ứng được sự phóng điện phát sáng bình thường ở điện cực chính và mở rộng ứng dụng của hệ thống laser khí siêu nhỏ gọn trong các tình huống đặc biệt.
Hình. Phân bố trường dòng chảy của hệ thống EHD nhiều kim: (a) khi điện áp anot là 4000 vôn; (b) khi điện áp anot là 4500 vôn; (c) khi điện áp anot là 5000 vôn
Jinliang Han, một nghiên cứu sinh thạc sĩ, là tác giả đầu tiên của bài báo, và Castor Liang, một nhà nghiên cứu, là tác giả liên hệ của bài báo. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Hiệp hội thúc đẩy sáng tạo thanh niên của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Chương trình phát triển thiết bị và dụng cụ nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Chương trình đội thanh niên của Viện Anguang, Viện Vật liệu Hợp Phì, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
