计算流体力学在CO2激光器换热器设计中的应用

王文进; 王又青; 赵恒; 胡逸; 赵江

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.002

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计算流体力学在CO2激光器换热器设计中的应用

王文进 , 王又青 , 赵恒 , 胡逸 , 赵江

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Citation:

计算流体力学在CO2激光器换热器设计中的应用

1.
华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074

作者简介: 王文进(1987-),男,博士研究生,现主要从事轴快流CO₂激光器气体循环系统的研究。.

通讯作者: 王又青, YQWang13@163.com ;

基金项目:
国家自然科学基金青年基金资助项目(61308045)
中图分类号:
TN248.2⁺2

Application of computational fluid dynamics in design of heat exchanger of CO2 laser

1.
College of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Corresponding author: WANG Youqing, YQWang13@163.com ;

CLC number:
TN248.2⁺2

摘要: 为了提高轴快流CO2激光器换热器设计的灵活性、缩短研发周期、降低成本,采用计算流体动力学方法对换热器内部流场和热交换过程进行了分析。根据分析结果设计出流阻为154.5Pa、换热量为8888.5W的换热器。由4kW轴快流CO2激光器的运行试验证明,采用计算流体动力学法设计的换热器满足激光器的运行需求。结果表明,计算流体动力学法是一种精确、高效的轴快流CO2激光器换热器的设计方法。
- 激光技术 /
- 换热器 /
- 计算流体力学 /
- 轴快流CO2激光器
Abstract: In order to get understand the process of the heat exchanging and flow field and design heat exchangers with more flexibility, computational fluid dynamics was used to design the heat exchanger of 4kW fast axial flow CO2 laser. The flow resistance of the heat exchanger is 154.5Pa and its heat transfer is 8888.5W. The heat exchanger can ensure the long-term stability of fast axial flow CO2 laser. The research proves that computational fluid dynamics theory can make the design process of heat exchanger more efficient and accurate.
- laser technique /
- heat exchanger /
- computational fluid dynamic /
- fast axial flow CO2 laser

[1]	HABICH U,DU K,EHRLICHMANN D. Development of an industrial CO2 laser with more than 40kW output power: recent results[J]. Proceedings of the SPIE,1995, 2502: 20-24.
[2]	HERTZLER C,WOLLERMANN-WINDGASSE R. 30kW fast axial flow CO2 laser with RF excitation[J].Proceedings of the SPIE,1996, 2788: 14-23.
[3]	HNDO M, WALTER R K. Gas lasers[M].Boca Raton,USA:CRC Press, 2007:51-56.
[4]	HONG H Y,WANG Y Q. Kinetic modeling and optimum design of the discharge tube for the CO2 laser with computational fluid dynamics method[J].Optical Engineering,2010,49(11):1-7.
[5]	HABICH U, JAROSCH U K, MALY H, et al. Fast axial flow 25kW CO2 laser with unstable resonator for industrial applications[J]. Proceedings of the SPIE,1997,3092:174-177.
[6]	GHOOCHANI D E, DEHGHAN G H, HASANVAND M, et al. Design and manufacture of a heat exchanger for industrial fast axial flow CO2 lasers[J].Lasers in Engineering, 2011, 21(5):305-318.
[7]	LU P H ,WANG R W. Heat balance analysis of high power CO2 laser and calculation to the heat exchanger[J] Chinese Journal of Lasers, 2001,28(9):775-778(in Chinese).
[8]	YANG S M, TAO W Q. Heat transfer[M]. Beijing: Higher Education Press,2001:130-202(in Chinese).
[9]	BIRD R B. Transport phenomena[M].2nd ed.New York,USA:John Wiley Sons, 2006: 310-316.
[10]	HUANG H Y. The simulation and optimization of the heat exchanging and flow field of the high power fast axial flow CO2 laser[D].Wuhan: Huazhong University of Science and Technology,2011:81-84(in Chinese).
[11]	HUANG H Y, WANG Y Q, LI Q. Heat balance analysis of 7kW fast axial flow CO2 laser and design of heat exchanger[J].Laser Technology,2010,34(2):240-246(in Chinese).

[1]	黄鸿雁 , 王又青 , 李晴 . 7kW轴快流CO2激光器的热平衡分析及换热器设计. 激光技术, 2010, 34(2): 240-242,246. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.026
[2]	岳建堡 , 李波 , 王海林 , 王智用 , 李杰雄 . 轴快流CO₂激光器翅片管换热器强化换热研究. 激光技术, 2017, 41(5): 626-631. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.002
[3]	谢琼 , 李适民 , 许振鄂 , 周新军 . 轴快流CO2激光器气体压力控制. 激光技术, 2002, 26(2): 135-137.
[4]	李波 , 王又青 . 高功率轴快流CO2激光器控制系统的研制. 激光技术, 2010, 34(2): 285-288. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.039
[5]	彭晓原 , 李适民 , 韩晏生 , 曹怀宇 , 樊文泉 , 左都罗 , 周新军 . 高功率CO2激光器谐振开关变换型电源的计算仿真. 激光技术, 1998, 22(3): 129-132.
[6]	符永宏 , 李进 , 符昊 , 张航成 , 潘彩云 . 45^#钢光纤激光毛化数值模拟及实验研究. 激光技术, 2017, 41(6): 909-915. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.06.028
[7]	陈菊芳 , 张永康 , 许仁军 , 顾永玉 , 张兴权 . 轴快流CO2激光脱漆的实验研究. 激光技术, 2008, 32(1): 64-66,70.
[8]	赵兴海 , 高杨 , 程永生 . 激光点火技术综述. 激光技术, 2007, 31(3): 306-310,313.
[9]	胡增荣 , 童国权 , 陈长军 , 郭华锋 , 周亮 , 徐家乐 . 激光纳米表面工程技术. 激光技术, 2014, 38(6): 764-770. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.009
[10]	庞盛永 , 陈立亮 , 陈涛 , 殷亚军 , 胡伦骥 , 刘建华 . 激光深熔焊接任意形状小孔的能量密度计算. 激光技术, 2010, 34(5): 614-618. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.011
[11]	布玛丽亚·阿布力米提 , 向梅 . 飞秒时间分辨质谱技术在超快动力学中的应用进展. 激光技术, 2017, 41(3): 456-462. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.030
[12]	李晴 , 王又青 , 黄鸿雁 . 高功率轴快流CO2激光器的数值模拟进展. 激光技术, 2010, 34(3): 339-342,376. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.015
[13]	李慧 , 王志敏 , 张丰丰 , 王明强 , 李家佳 , 崔大复 , 彭钦军 , 许祖彦 . 全固态单频激光技术. 激光技术, 2016, 40(1): 141-147. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.031
[14]	赵长明 , 王云石 , 郭陆灯 , 张海洋 , 张子龙 , 张立伟 , 郑征 , 李建 . 激光无线能量传输技术的发展. 激光技术, 2020, 44(5): 538-545. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.05.003
[15]	叶昌庚 , 闫平 , 欧攀 , 巩马理 . 基于CO2激光的双包层光纤端帽熔接实验研究. 激光技术, 2007, 31(5): 456-458.
[16]	王平江 , 吴浩 , 陈吉红 , 唐小琦 . 动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用. 激光技术, 2009, 33(4): 369-373. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.010
[17]	童卫红 , 江东 , 周鼎富 , 杨泽后 , 陈涌 , 孙鹏 , 陈云亮 , 陈亦庆 . 化学气体CO2差分吸收激光雷达告警技术的研究. 激光技术, 2007, 31(5): 479-482.
[18]	杨洁 , 韩敬华 , 段涛 , 孙年春 , 郭超 , 冯国英 , 刘全喜 . 纳秒激光去除铝板表面漆膜热力学过程分析. 激光技术, 2013, 37(6): 718-722. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.003
[19]	姬生钦 , 李鹏 , 曾晓雁 . 激光熔覆直接制造金属零件的组织及力学性能分析. 激光技术, 2006, 30(2): 130-132,160.
[20]	李建敏 , 王春明 , 闫飞 , 胡席远 , 吴圣川 , 张威 . 6005A激光-MIG复合焊接头组织及力学性能研究. 激光技术, 2014, 38(6): 733-737. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.003

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计算流体力学在CO2激光器换热器设计中的应用

通讯作者: 王又青, YQWang13@163.com;

作者简介: 王文进(1987-),男,博士研究生,现主要从事轴快流CO₂激光器气体循环系统的研究。

1. 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074

收稿日期: 2013-12-23
录用日期: 2014-01-19
网络出版日期: 2014-11-25

基金项目: 国家自然科学基金青年基金资助项目(61308045)

关键词:

摘要: 为了提高轴快流CO2激光器换热器设计的灵活性、缩短研发周期、降低成本,采用计算流体动力学方法对换热器内部流场和热交换过程进行了分析。根据分析结果设计出流阻为154.5Pa、换热量为8888.5W的换热器。由4kW轴快流CO2激光器的运行试验证明,采用计算流体动力学法设计的换热器满足激光器的运行需求。结果表明,计算流体动力学法是一种精确、高效的轴快流CO2激光器换热器的设计方法。