单路倍频组件内部低真空条件下洁净冲扫技术研究

发布时间：2021-05-19 02:23

　　单路倍频组件在惯性约束核聚变装置中起频率转换作用,是高能激光装置的重要部件之一,其内部高等级洁净度的保障和维持将极大地影响光学元件的使用寿命和高能激光装置的长期稳定运行。为避免严重的油污染,单路倍频组件内部设计为1000Pa低真空条件。然而单路倍频组件是整个光路中承受倍频激光通量最高的部件,其内部的光学元件和其它金属结构件因长期激光辐照不可避免的会发生激光损伤,由此产生的颗粒污染物还会导致光学元件表面产生二次损伤。因此,在低真空条件下保障并维持单路倍频组件内部的超高洁净度对提高光学元件使用寿命和高能激光装置负载能力具有重大意义。本文对单路倍频组件展开研究,基于计算流体力学对单路倍频组件内部1000Pa低真空条件下的气体流动状况进行研究。通过流体仿真对动态平行气流冲扫系统和风刀防护系统进行结构优化设计,在单路模型内部形成稳定平行气流组织形式,从而实现低真空条件中光学元件表面的防护和洁净以及组件内部高等级洁净度的保障和维持,避免光学元件表面的损伤并提高激光装置的负载能力。首先通过理论计算对单路模型内部低真空条件下的气体流动状态进行判别,确定了内部气流在低真空条件下为低速可压缩的连续流。对单... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 激光诱导光学元件损伤及应对措施国内外研究现状
        1.2.2 激光损伤产生的颗粒污染物国内外研究现状
        1.2.3 高能激光装置洁净技术国内外研究现状
        1.2.4 低真空技术国内外研究现状
        1.2.5 现阶段存在的问题
    1.3 本文主要研究内容
第2章 低真空下单路倍频组件流体模型与仿真研究
    2.1 前言
    2.2 单路模型内部低真空条件下气体流态判别
        2.2.1 分子流与粘滞流的判别
        2.2.2 湍流与层流的判别
        2.2.3 高低速流判别
    2.3 计算流体力学理论基础
        2.3.1 流体力学基本控制方程
        2.3.2 湍流控制方程及湍流模型
    2.4 单路流体模型仿真前处理
        2.4.1 单路简化模型与冲扫系统模型建立
        2.4.2 单路流体计算域模型抽取
        2.4.3 单路流体计算域模型网格生成
    2.5 单路模型低真空下冲扫方案仿真研究
        2.5.1 单路模型仿真计算流程
        2.5.2 单路模型冲扫方案仿真分析
    2.6 本章小结
第3章 低真空条件下动态平行气流冲扫系统仿真研究
    3.1 前言
    3.2 稳压箱高度参数仿真研究
    3.3 稳压箱进风压力仿真研究
    3.4 整流板结构参数仿真研究
        3.4.1 整流板厚度仿真研究
        3.4.2 整流孔孔径仿真研究
        3.4.3 整流孔孔间距仿真研究
    3.5 回流结构参数仿真研究
        3.5.1 回流腔高度参数仿真探究
        3.5.2 回流板厚度仿真研究
        3.5.3 回流板开孔率仿真研究
    3.6 本章小结
第4章 低真空条件下风刀防护系统设计研究
    4.1 前言
    4.2 低真空中颗粒污染物衰减距离研究
        4.2.1 低真空中粒子衰减距离规律研究
        4.2.2 低真空中粒子最大衰减距离计算
    4.3 低真空中高速风幕形态仿真研究
        4.3.1 低真空中风刀自由冲扫风幕变化研究
        4.3.2 低真空中风刀冲扫光学元件表面风幕变化研究
    4.4 光学元件框架导风槽开设研究
        4.4.1 上导风槽开设宽度研究
        4.4.2 下导风槽开设宽度研究
    4.5 风刀防护系统低真空实验设计
        4.5.1 真空实验容器设计与实验设备选用
        4.5.2 低真空中风幕速度衰减实验设计
        4.5.3 低真空中风刀冲扫去除效果实验设计
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文及其它成果
致谢



本文编号：3194929