研究目的
研究利用纳秒脉冲激光烧蚀法制备梯形微结构(减阻肋条),以降低涡轮机械应用中的摩擦。
研究成果
纳秒脉冲激光烧蚀技术可有效用于涡轮机械应用中翼型表面的沟槽结构制造,在加工速度与成本之间实现了良好平衡。初步风洞试验表明该技术能成功实现减阻效果,但尚需进一步实验进行全面验证。
研究不足
使用纳秒脉冲激光制造的肋条质量不如超短脉冲激光制造的肋条高。该研究尚属初步阶段,需要进一步的风洞实验来充分验证结果。
1:实验设计与方法选择:
采用纳秒脉冲激光烧蚀技术在翼型表面制备沟槽结构。研究了不同激光参数(扫描速度、脉冲宽度、重复频率)对沟槽制备的影响。
2:样品选择与数据来源:
使用平面铝样品和真实翼型进行沟槽制备。通过光学显微镜和共聚焦激光显微镜测量沟槽高度与形貌。
3:实验设备与材料清单:
IPG YLPM-1-4x200-20-20纳秒脉冲激光器、振镜扫描系统、远心f-theta透镜、Akribis Systems三维平移台、用于风洞测量的恒温式风速仪(CTA)。
4:实验流程与操作步骤:
在测试样品和翼型表面制备沟槽,测量其尺寸形貌,并进行风洞性能测试。
5:数据分析方法:
通过显微镜图像分析沟槽高度与形貌,测量风洞试验中的减阻效果。
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IPG YLPM-1-4x200-20-20 nanosecond pulse laser
YLPM-1-4x200-20-20
IPG
Used for fabricating trapezoidal shaped microstructures (riblets) on airfoil surfaces.
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galvanometric scanner
Used for directing the laser beam during the fabrication process.
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telecentric f-theta lens
f = 100 mm
Used for focusing the laser beam during the fabrication process.
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Akribis Systems 3-dimensional travelling tables
Akribis Systems
Used for positioning the samples during the fabrication process.
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Constant Temperature Anemometer (CTA)
Used for measuring velocity and turbulence in the wind tunnel.
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