第三类热边界条件对激光晶体热效应的影响

以各向异性半解析热分析理论为基础,研究矩形横截面Nd∶YVO4激光晶体在有第三类热边界条件工作时,激光晶体温度场分布和晶体抽运面热形变分布.通过激光晶体工作特点分析,建立符合激光晶体工作状态的热模型.利用各向异性介质热传导方程的半解析求解方法,得出了矩形截面Nd∶YVO4晶体的温度场、端面热形变场的通解表达式.研究结果表明:当使用输出功率为15W半导体激光器端面中心入射Nd∶YVO4晶体(晶体掺钕离子质量分数为0.5%)时,在抽运端面中心获得499.5K最高温度和0.99μm最大热形变量.和将第三类热边界条件近似为第二类热边界条件的通用做法相比更准确.这种方法可以应用到其它激光晶体热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据.

第三类热边界条件下两级热电制冷器的性能评价及优化

为了获得两级热电制冷器与实际运行环境匹配的内部结构参数和系统工作电流,引入了第三类热边界条件,建立了能反映冷、热侧介质环境扰动程度的物理模型,推导得到了表征两级热电堆运行性能的关键参数表达式。然后以实现制冷量和制冷效率综合最优为目标,最终提出了不同结构工况下级间元件个数比与工作电流区间的最优分配方案,并进一步讨论分析了影响因素对制冷性能的作用趋势。该多参数耦合的性能评价方法,对于辅助实现多级热电制冷器内部组合结构的优化设计提供了理论参考。