Baru-baru ini, tim Castor Liang di Laser Center, Hefei Institute of Materials, Chinese Academy of Sciences, melakukan studi tentang kontrol fluida pelepasan korona dan penerapannya dalam sistem laser gas, mengusulkan model analisis kopling medan listrik-medan aliran yang berlaku untuk skenario pelepasan korona multi-jarum, mengungkap karakteristik distribusi laju aliran pompa elektrofluida multi-jarum dan hukum-hukum yang dikendalikannya, dan merancang pompa elektrofluida yang dapat digunakan untuk miniaturisasi ultra-kompak media non-mekanis sistem laser gas. Desain pompa elektrofluida dapat digunakan untuk penggerak sirkulasi media non-mekanis sistem laser gas ultra-kompak dan miniatur, yang menerobos kesulitan dalam penerapan sistem laser gas ultra-kompak di bawah skenario khusus. Hasil penelitian telah dipublikasikan dalam Physics of Fluids, jurnal internasional teratas di bidang mekanika fluida, dan telah dipilih sebagai Pilihan Editor oleh jurnal tersebut.
Laser gas tradisional mengadopsi perangkat sirkulasi mekanis untuk membentuk sirkulasi medium berkecepatan tinggi, yang dicirikan oleh volume besar, getaran kuat, dan kebisingan serius, dan tidak cocok untuk beberapa skenario aplikasi khusus serta penerapan sistem laser gas ultra-kompak; Pompa elektrohidrodinamika (EHD) menghasilkan "angin terionisasi" melalui pelepasan korona, yang memiliki keunggulan bobot ringan, kinerja tinggi, dan biaya rendah. Pompa elektrohidrodinamika (EHD) menghasilkan "angin ionik" melalui pelepasan korona, yang memiliki keunggulan bobot ringan, tidak ada getaran, tidak ada kebisingan, dll., dan dapat menggantikan perangkat sirkulasi mekanis tradisional dalam sistem laser gas mini untuk memperluas aplikasi laser gas.
Gambar. Kerangka komputasi untuk masalah nilai tepi profil aliran pompa EHD multi-jarum
Para peneliti telah mempelajari karakteristik distribusi aliran pompa pelepasan korona multi-jarum EHD dan masalah kontrol laju alirannya. Pertama, persamaan elektrohidrodinamika keadaan tetap nonlinier yang disederhanakan yang berlaku untuk sistem pelepasan korona multi-jarum diturunkan dengan membangun model fisik yang sesuai dan mekanisme kopling medan multi-fisik; kedua, algoritma perhitungan numerik presisi tinggi dan cepat dirancang untuk masalah nilai tepi persamaan diferensial nonlinier dari profil kecepatan aliran, yang secara kuantitatif menghitung karakteristik terkontrol dari kecepatan aliran keadaan tetap sebagai fungsi dari variasi tegangan dan parameter jarak elektroda.
Hasilnya menunjukkan bahwa parameter tegangan lebih dominan daripada jarak elektroda dalam kontrol laju aliran kondisi stabil pompa EHD multi-jarum, dan laju aliran maksimum dan laju aliran rata-rata sistem menunjukkan hukum evolusi superlinear dengan kontrol tegangan. Dalam desain pompa EHD multi-jarum dengan jarak elektroda 1 cm, laju aliran gas maksimum 0,82 m/s dapat diperoleh dengan menyediakan tegangan operasi 5000 V, yang dapat memenuhi persyaratan sirkulasi sedang dalam sistem laser gas kecil, memenuhi pelepasan cahaya normal pada elektroda utama, dan memperluas penerapan sistem laser gas ultra-kompak dalam skenario khusus.
Gambar. Distribusi medan aliran sistem EHD multi-jarum: (a) ketika tegangan anoda 4000 volt; (b) ketika tegangan anoda 4500 volt; (c) ketika tegangan anoda 5000 volt
Jinliang Han, seorang mahasiswa magister, adalah penulis pertama makalah tersebut, dan Castor Liang, seorang peneliti, adalah penulis korespondensi makalah tersebut. Penelitian ini didukung oleh Asosiasi Promosi Inovasi Pemuda Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Program Pengembangan Peralatan dan Instrumen Penelitian Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dan Program Tim Pemuda Institut Anguang, Institut Material Hefei, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok.
