高重复频率水冷Nd:YAG激活镜放大器的温度特性

摘要：

为解决高重复频率大能量激光放大器的热管理问题,采用数值模拟与实验分析的方法,对背面水冷Nd:YAG激活镜放大器的流体散热进行了研究.基于低雷诺数k-e湍流模型,建立了流-固共轭传热多物理场耦合分析模型,对比分析了近壁面处理方法对流体流动、对流扩散和热传导过程及温度分布的影响,分析研究了不同冷却液流量和泵浦参数对流场特性、激光介质温度和波前分布的影响.数值模拟表明:激光介质的温度分布与固液边界层内的黏性作用密切相关,且冷却液的热扩散主要发生在100μm范围内;激光介质的热沉积分布中心对称,而温度分布沿水流方向不对称,最大温升位于出水口端且基本保持不变;增益介质前表面的温度分布与介质的波前分布随冷却液流量非线性变化,而随泵浦参数线性变化;实验结果与数值模拟符合较好.

关键词：激活镜放大器、低雷诺数k-e模型、流固共轭传热、温度分布

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资助基金：中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室基金批准号:2020HEL05-2

在线出版日期：2021-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：132-141