CO2激光作用下运动石英玻璃的温度分布

研究了运动石英玻璃板在CO2激光作用下的热效应,在考虑表面辐射和空气对流的情况下建立了数学模型,采用有限元软件ANSYS进行数值计算,得到了运动情况下石英玻璃的温度分布。比较了激光功率、光斑半径和运动速度对温度分布的影响,得到了温度分布与运动速度和激光参数之间的关系。结果显示石英玻璃板的表面温度随激光功率的增加而增加,随光斑半径、运动速度的增加而减小。     

CO2激光器五种混合气体压强优化

 应用遗传算法,以输出激光功率为目标函数,优化确定了普通CO₂激光器五种工作气体（CO₂, N₂, He, Xe, H₂）的最佳充气量。对1.2m长谐振腔,在15kV放电条件下,优化的充气量分别为p_CO2=1.15×133.3Pa, p_N2=7.32×133.3Pa, p_He=12.95×133.3Pa, p_Xe=0.36×133.3Pa和p_H2=0.01×133.3Pa。优化后激光功率比未优化前可提高1.27倍。     

CO2激光对熔石英表面小尺寸损伤的修复

 利用10.6 μm的CO₂激光对不同直径的点状损伤和不同宽度的划痕进行了修复。经过波长351 nm的紫外激光考核发现,对于直径小于80 μm的点状损伤和对于宽度小于40 μm的划痕,随着损伤点尺寸和划痕宽度的增加,修复后阈值提高程度逐渐降低。划痕的宽度在达到40 μm以后修复效果非常微弱。修复过程中,由于作用时间较短及温度分布不均产生了热应力导致样片损伤以后产生径向裂痕,后续的紫外激光会使裂痕明显扩展。当样品被置于高温退火炉内退火3 h以后,应力导致开裂的现象得到了解决。     

CO2连续激光对单晶硅电池的辐照效应

 研究了CO₂激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应,并对其损伤机理进行了分析。在激光功率密度较低而不能使电池产生物理损伤时,电池的性能会因在被辐照过程中温度的升高而产生暂时性降低;当激光功率密度高到使电池产生物理损伤时,电池的输出性能便产生永久下降。通过对比激光辐照前后电池伏安特性曲线和输出功率曲线的变化情况,结合对损伤形貌的分析,表明：当电池被物理损伤之后,电池的性能会出现大幅度下降,硅PN结的严重烧蚀破坏是主要原因。     

Ag-Cu纳米颗粒修饰的N掺杂TiO2纳米棒阵列及其高效光催化CO2还原应用

本文采用微纳加工方法制备了负载高密度Ag-Cu纳米颗粒的N掺杂TiO₂纳米棒阵列样品. 通过TiO₂的N掺杂,可将其吸光范围调控至与Ag纳米颗粒的等离激元吸收频率相匹配的波段,从而实现复合材料中肖特基结与共振能量转移过程的协同作用. 与此同时,Cu纳米颗粒可以为CO₂还原提供活性位点. 在全谱光照射下,复合样品光催化CO₂还原的活性显著提高,CH₄生成速率可达720 μmol·g^-1·h^-1.     

TEA CO2激光器非对称电极系统的电场分布

 设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明：这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO₂激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。     

高功率TEA CO2激光器两波长激光切换输出技术

 以TEA CO₂激光器通常采用的平-凹光学稳定腔为基础,提出了一种新的波长选支方法——输出窗口镀膜选支方法。利用一台高平均功率TEA CO₂激光器进行了选支实验研究,结合现有光学镀膜技术,得到了中心波长为9.3 μm的激光单谱线输出,其单脉冲能量及平均功率与激光器原中心波长10.6 μm单谱线输出的相应参数基本相当。研究发现,以相同单脉冲能量激光照射热敏纸时,中心波长9.3 μm激光光斑与中心波长10.6 μm的明显不同。同时,还设计出两波长窗口密闭免调切换装置,在一台激光器上实现了10.6,9.3 μm两个中心波长激光同等功率水平的免调切换输出,切换位置误差小于5″,密封性能满足使用要求。     

脉冲激光沉积温度及氧压对Bi2Sr2Co2Oy热电薄膜晶体结构与电输运性能的影响

利用脉冲激光沉积技术在c-Al₂O₃单晶基片上制备了Bi₂Sr₂Co₂O_y热电薄膜并研究了沉积温度和氧压对薄膜晶体结构及电输运性能的影响.在最佳沉积条件下制备的单相、c轴取向的Bi₂Sr₂Co₂O_y薄膜的室温电阻率ρ和塞贝克系数S分别为2.9mΩ/cm和110μupV/K,其功率因子S²/ρ好于在单晶样品上得到的值.此外,该薄膜在低温下表现出较强的负磁阻效应,在2K,9T时达到了40%.     

TEA CO2激光器序列带的输出特性

 采用双光栅谐振腔和增长放电增益区,进行了TEA CO₂激光器弱线输出特性研究。在CO₂,N₂,He气体体积比为0.16∶0.21∶0.63,总压强为57.3 kPa情况下,获得6条11 μm波长附近弱线(序列带和热带)激光输出,谱线脉宽为400 ns左右。研究了011-030带的P19线的输出波形和能量,结果表明：谱线输出能量随光栅中心的位移变化而变化,当光栅中心在放电区中心轴线上时输出最强,最大输出能量达几百mJ。     

1.315μm附近CO2的高分辨率吸收光谱

 利用可调谐激光长程吸收光谱测量系统,记录到1.315μm附近高气压（80kPa和40kPa）CO₂的高分辨率吸收光谱,拟合分析获得谱线参数,结果与HITRAN 2k的数据基本一致。用程差法测量了绝对吸收,氧碘激光频率(7 603.138 5cm^-1)的总吸收截面为(0.23~0.29)×^-24cm²。仅计算谱线吸收的吸收截面为0.18×10^-24cm²。在1.315μm波段COCO₂存在连续吸收,吸收截面为(0.05~0.11)×10^-24cm²。还讨论了测量误差问题。     

基于ANSYS的高温超导混合磁轴承悬浮力分析

基于商用电磁场有限元软件ANSYS以及Bean临界态模型,对由圆柱形高温超导块材、永磁体和超导线圈组成的新型高温超导混合磁轴承的电磁场分布及悬浮力进行了仿真分析,研究了超导线圈对高温超导混合磁轴承悬浮力的影响,同时还通过实验测试了悬浮力。结果表明:仿真与实验具有较好的一致性,使用软件仿真方便可行,其结果较为准确可靠,可为高温超导混合磁轴承的设计和优化提供理论依据。     

照明用大功率发光二极管封装材料的优化设计

根据传热理论,建立了大功率发光二极管的有限元模型.选择了4种键合材料(高导热导电银胶、纳米银焊膏,大功率芯片键合胶、Sn70Pb30),4种基板材料(Al2O3、AlN、Al-SiC、铜钼合金).采用ANSYS有限元热分析软件进行了温度场仿真,得到了大功率发光二极管封装材料的最优选择.研究了基板厚度、芯片输出功率及外接...     

电磁搅拌中旋转磁场及洛伦兹力的数值模拟

由于工程中应用广泛的电磁搅拌问题很难得到解析解,通过有限元软件ANSYS对其进行了数值求解。结果表明：旋转磁场在结晶器搅拌区域内产生电磁力,使钢液在水平方向形成旋转流动。随着频率的增加,磁感应强度逐渐减小、电磁力密度则先增加后减小。在频率一定的情况下,通电线圈电压的增加可导致电磁力密度的增大,通过相关物理理论可对其进行合理解释。     

基于ANSYS的超导磁体机械结构的应力应变分析

为合理设计超导磁体机械结构,保证磁体正常运行,机械结构的应力分析在磁体设计中起到非常重要的作用.借助于ANSYS有限元分析软件,给出一了个5T超导磁体机械结构的受力分析,讨论了超导磁体内部电磁力对不同材料的机械结构所产生的应力和应变.结果表明,由磁体内部电磁力引起的机械结构的最大应力和应变,出现在磁体芯筒的中间部位,最...     

连铸过程中结晶器内流体流动和温度传输的数值模拟

提出一个二维湍流模型模拟炼钢连铸过程中结晶器内的钢液流动及传热和凝固现象,并应用ANSYS软件求解流动和传热方程。通过对不同浇注速度的流场和温度场的计算,分析了浇注速度对铸坯质量的影响。为验证模型的正确性,将计算结果与宝山钢铁公司小方坯连铸生产数据进行比较,发现该模型可有效模拟连铸过程的钢液流动及传热和凝固现象。     

半导体制冷强化传热研究

对半导体制冷片进行了稳态传热分析,对半导体制冷风冷式散热片的底座厚度、翅片长度、翅片厚度、翅片数目、翅片顶端厚度等结构进行ANSYS模拟分析优化,并通过实验对比得出风冷式、水冷式散热的半导体制冷效率与传统压缩机制冷效率的区别;同时,通过改变风冷式散热半导体制冷的风扇功率、散热片结构等分析优化了半导体制冷的散热模式。     

本科电磁场教学中引入ANSYS的尝试

讨论了基于ANSYS的有限元数值计算应用于大学电磁场教学的前景和可行性,并用教学实例予以说明.     

透射边界条件在点声源海底地震波数值计算中的应用

航行舰船在海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,主要由舰船低频辐射噪声引起,可用于识别舰船目标。本文采用大型有限元软件ANSYS中的流固耦合计算模块,结合多次透射公式(MTF)人工边界条件,对较为简单的水平分层海洋环境下低频点声源海底地震波进行了数值计算,并为了分析数值计算方法的精度,将数值计算结果与波数积分方法结果进行了比较。频率较低时两种方法的声传播损失曲线符合较好,频率较高时结果存在一定差别;两种计算方法所得声传播频率特性曲线的形式有所不同,但曲线总体变化趋势基本一致;而海底表面竖直位移、水平位移、竖直加速度和水平加速度的频率特性曲线基本符合。由此认为,基于多次透射公式人工边界,采用大型有限元软件ANSYS中的流固耦合模块,对较复杂环境下低频点声源海底地震波问题进行数值计算是基本可行的。     

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。     

三种微槽结构平板热管传热特性的有限元热分析

文中采用ANSYS热分析软件对矩形槽、梯形槽、三角形槽三种微槽平板热管进行了模拟仿真。通过比较加热功率分别为30W、40W、50W三种情况下热管下表面中心点温度值,得出了梯形槽平板热管具有更优良的传热性能的结论。