研究目的
展示短纳秒脉冲激光烧蚀如何应用于制造微米级梯形结构(即涡轮机械应用中的小肋结构)。
研究成果
研究表明,短脉冲激光烧蚀技术可用于机翼表面小肋结构的制备。尽管所制得的小肋结构质量并非最优,但仍能降低壁面剪切应力。纳秒激光的加工速度显著快于其他方法,因而适用于工业应用。
研究不足
采用纳秒激光烧蚀法制造的肋条质量不如最佳制造工艺所达到的效果。由于翼型曲面以及激光系统定位误差,沟槽的高度和角度存在差异。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用纳秒脉冲激光在翼型表面制备沟槽结构。通过精确调控激光参数以实现目标深度和形状的沟槽。
2:样本选择与数据来源:
沟槽制备于铝制翼型表面,其尺寸与形貌基于减阻理论计算确定。
3:实验设备与材料清单:
使用设备包括纳秒脉冲激光器(IPG YLPM-1-4x200-20-20)、Akribis Systems三维直线平台及远心f-theta聚焦透镜。
4:0)、Akribis Systems三维直线平台及远心f-theta聚焦透镜。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:通过激光依次烧蚀相邻窄矩形区域形成梯形沟槽结构。激光扫描方向与沟槽平行以提高加工效率。
5:数据分析方法:
采用光学显微镜和共聚焦激光显微镜表征制备沟槽,并通过风洞实验测量壁面剪切应力降低效果。
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Nanosecond pulse laser used for the fabrication of riblets on an airfoil.
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Akribis Systems 3-dimensional linear stages
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Used for precise movement during the laser ablation process.
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Telecentric f-theta lens
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