大型激光驅(qū)動器是慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion,ICF)裝置的核心,負(fù)載能力和轉(zhuǎn)換效率的提高是目前該類裝置的瓶頸,也是研究的重點(diǎn),而光學(xué)元件損傷閾值是限制裝置負(fù)載能力提升的關(guān)鍵。光學(xué)元件表面缺陷和污染會導(dǎo)致高能激光通過時(shí)光學(xué)元件表面的損傷,從而降低光學(xué)元件的損傷閾值,縮短光學(xué)元件的使用壽命,增加光學(xué)元件的維護(hù)成本。隨著裝置規(guī)模的增大,通常采用的光學(xué)元件在線更換、離線潔凈技術(shù)導(dǎo)致裝置運(yùn)行效率極低。潔凈風(fēng)刀和靜電技術(shù)目前在除塵領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛,通過結(jié)合潔凈風(fēng)刀和靜電技術(shù),研究光學(xué)元件表面污染物的在位去除機(jī)理和方法,將為大型激光驅(qū)動器中光學(xué)元件的潔凈設(shè)計(jì)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。首先,通過分析大型激光驅(qū)動器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污染物微粒的來源和性質(zhì),建立帶靜電的污染物微粒與光學(xué)元件表面之間的粘附力計(jì)算數(shù)學(xué)模型,獲得污染物微粒尺寸對粘附力的影響規(guī)律,以及不同尺寸的污染物微粒從光學(xué)元件表面剝離所需要的電場強(qiáng)度。其次,分別使用ANSYS軟件和CST軟件建立基于電場去除光學(xué)元件表面污染物微粒的仿真模型,分析電源電壓、電極距離對光學(xué)元件表面電場強(qiáng)度分布的影響規(guī)律,計(jì)算不同尺寸的污染物微粒從光學(xué)元件表面去除所需的電場參數(shù);在此基礎(chǔ)上,結(jié)合風(fēng)刀的流場計(jì)算結(jié)果,提出基于電場和氣流實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件表面污染物微粒去除的設(shè)計(jì)參數(shù)。最后,設(shè)計(jì)并搭建基于電場和氣流的光學(xué)元件表面污染物去除實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)研究電場相關(guān)參數(shù)和氣流相關(guān)參數(shù)對污染物去除效果的影響規(guī)律,驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的正確性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL632
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源和研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 光學(xué)元件離線潔凈技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于氣流的光學(xué)元件潔凈技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 基于靜電的潔凈技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)階段存在的問題
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 污染物微粒與光學(xué)表面間粘附力分析
    2.1 引言
    2.2 影響污染物微粒和光學(xué)表面的粘附力的因素
        2.2.1 污染物微粒與光學(xué)元件的固有屬性因素
        2.2.2 污染物微粒和光學(xué)元件的相互作用因素
        2.2.3 外界環(huán)境因素
    2.3 污染物微粒與光學(xué)表面之間粘附力的分析
        2.3.1 范德華力與微粒尺寸的關(guān)系
        2.3.2 靜電力與微粒尺寸的關(guān)系
        2.3.3 重力與微粒尺寸的關(guān)系
        2.3.4 粘附力作用對比
    2.4 本章小結(jié)
第3章 電場和氣流作用下污染物去除的仿真分析
    3.1 引言
    3.2 電場作用下污染物微粒去除的理論分析
        3.2.1 污染物微粒在電場下受力分析
        3.2.2 去除污染物微粒所需電場強(qiáng)度分析
    3.3 基于ANSYS的電場二維仿真
        3.3.1 ANSYS仿真過程概述
        3.3.2 ANSYS仿真結(jié)果分析
    3.4 基于CST的電場三維仿真
        3.4.1 CST仿真過程概述
        3.4.2 CST仿真結(jié)果分析
    3.5 結(jié)合靜電與風(fēng)刀的去除方法分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 潔凈系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)分析
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)
        4.2.2 污染物微粒及光學(xué)元件的選擇
        4.2.3 污染物微粒的噴灑與檢測
    4.3 基于靜電的污染物去除實(shí)驗(yàn)研究
    4.4 結(jié)合靜電和風(fēng)刀的去除實(shí)驗(yàn)研究
    4.5 去除工藝對微粒二次沉降的影響
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


本文編號：2872139