超薄微通道水冷铜镜的结构优化设计

采用ANSYS有限元软件对强激光作用下的超薄微通道水冷铜镜的温度场分布和热变形进行了系统模拟,研究了超薄微通道水冷铜镜的结构对镜面变形峰谷值的影响.结果表明:采用水冷可以大大降低镜面变形的峰谷值;水冷铜镜的结构对镜面变形峰谷值有很大的影响.镜面厚度、水槽尺寸以及水冷区域的大小都是重要的影响因素,其中以水冷区域的大小影响尤甚.与当今广泛使用的水冷镜不同,本研究表明水冷区域并不是越大越好,而是有一个最佳值.

射流式水冷镜换热性能及在高能化学激光器中的应用

加工了射流式水冷铜镜模型,采用红外热像仪测量了冷却过程中镜面温度分布云图,证明了射流式水冷镜冷却的均匀性。采用热电偶较精确地测量了铜镜冷却过程中镜面温度的变化,实验结果与数值模拟吻合较好,验证了射流式水冷镜数值模型的可靠性。结合高能化学激光器中水冷镜实际情况,对直线沟槽型水冷镜和射流式水冷镜的形变特性进行了分析。计算结果表明,高能化学激光器水冷镜必须承压加工才能使用,射流式水冷镜可以很好地应用于高能化学激光器。此外,进一步分析了冷却孔直径和数量这两个参数对大口径射流式水冷镜形变的影响,结果表明:在孔数一定的情况下,采用更大口径的冷却孔,镜面冷却速度快、镜面最大温度低,可以获得更小的镜面形变;采用更多的冷却孔可以获得更好的冷却效果。