Modelo avançado de bomba eletro-hidrodinâmica desenvolvido para lasers de gás ultracompactos

Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Liang Xu do Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Anhui, Instituto de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências, propõe um modelo de análise de acoplamento que revela as características de fluxo e as leis de controle de uma bomba eletro-hidrodinâmica (EHD) de múltiplas agulhas.

Este modelo, projetado para circulação de meio não mecânico em sistemas de laser de gás ultracompactos, aborda desafios de aplicação nesses sistemas. Os resultados da pesquisa foram publicados em Física dos Fluidose selecionado pelo periódico como Escolha do Editor.

O laser de gás tradicional adota um dispositivo de circulação mecânica para formar uma circulação média de alta velocidade, que tem as características de grande volume, forte vibração e ruído intenso.

As bombas EHD geram “vento iônico” por meio de descarga corona e têm as vantagens de serem leves, sem vibração, sem ruído, etc., o que pode substituir os dispositivos tradicionais de circulação mecânica em sistemas de laser a gás miniaturizados e expandir a aplicação de lasers a gás.

Neste estudo, pesquisadores investigaram a distribuição de fluxo e as características de velocidade de uma bomba EHD de descarga corona multiagulha. Eles derivaram uma equação EHD simplificada de estado estacionário não linear e projetaram um algoritmo de cálculo numérico rápido e de alta precisão para o perfil de velocidade de fluxo. As características de controle de velocidade estacionária com tensão e espaçamento de eletrodos foram fornecidas.

Este estudo revelou, pela primeira vez, as características de fluxo e a influência dos parâmetros da bomba EHD de descarga corona multiagulha. Além disso, forneceu orientação para o projeto prático de bombas EHD miniaturizadas e sua aplicação em lasers de gás.

As bombas eletro-hidrodinâmicas projetadas podem ser usadas como acionadores de ciclo dielétrico não mecânicos do sistema de laser a gás ultracompacto, suportando a descarga luminescente normal do eletrodo principal e expandindo as aplicações desses sistemas em ambientes especializados, como ambientes aéreos, veiculares e navais.

“Nossa descoberta fornece suporte teórico e ferramentas analíticas para futuras pesquisas e desenvolvimento de sistemas de laser a gás miniaturizados ultracompactos”, disse o Prof. Liang Xu.