轴快流CO2激光器翅片管换热器强化换热研究

来源：激光技术杂志2017年第5期北京时间：

作者：岳建堡, 李波, 王海林, 王智用, 李杰雄

摘要：为了解决厚板切割领域中高功率轴快流CO2激光器翅片管换热器压力损失大、传热效率低的问题，采用计算流体力学软件ANSYS分析了3种涡流发生器的换热特性，并对换热性能更佳的梯形小翼涡流发生器的形状、长度、高度和安装角度进行优化设计；通过一个开环的风洞实验平台验证了数值模拟数据的可靠性。结果表明，长度11mm、高度2.6mm的梯形小翼涡流发生器采用30°迎角渐缩方式布置时换热性能最佳，在雷诺数为600~1600范围内，和没有安装涡流发生器相比，梯形小翼涡流发生器的努塞尔数Nu提高了8%~22%，摩擦因子上升了16%~27%；8h稳定输出功率4216W，比额定输出功率高出5.4%。该研究提高了CP4000系列激光器的厚板切割能力。

关键词：激光技术, 激光器, 涡流发生器, 计算流体力学, 强化换热, 风洞实验平台