为了提高激励源的热稳定性, 保证4kW轴快流CO2激光器的光束质量, 采用计算流体动力学的方法, 理论分析了激光器激励源热沉的散热机理, 对热流密度为106W/m2、面积为16cm2的激励源热沉结构进行了优化设计。结果表明, 经过优化之后的热沉其表面的最高温度低于340K, 完全能够满足激光器正常工作时激励源核心功率MOSFET对散热指标的要求; 同时经过数值模拟得到了带凹槽微通道热沉的优化结构尺寸, 分别是微通道凹槽间距P=0.6mm, 微通道凹槽倾角θ=45°, 微通道凹槽交错距离s=0.1mm, 同时当雷诺数Re=546.9时, 热沉有最优的散热效果, 激光输出功率的稳定度可以控制在±2%以内。此研究为设计具有高效散热能力的微通道热沉提供了理论指导。

为了研究影响碟片激光器晶体模块射流冲击冷却单元换热效果的核心因素, 采用数值计算的方法, 在喷孔总面积一定的条件下对孔径、孔间距及喷射距离进行了冲击冷却的分析, 通过实验对换热系数进行了对比分析, 并在实际的碟片激光器上对降温效果进行了验证。结果表明, 孔径为0.6mm且孔间距为1.6mm的喷嘴B具有最好的换热效果, 在3L/min的流量及3mm的喷射距离下, 换热系数达到55000W·m-2·K-1; 不同泵压下, 存在最佳喷射距离, 喷嘴B在0.2MPa时, 最佳喷射距离为0.5mm; 当流量为6.5L/min、喷射距离为5mm及注入电流为200A时, 喷嘴B对碟片晶体的冷却温度比喷嘴C低5℃。此结论为碟片激光器晶体模块射流冲击冷却单元的优化设计提供了参考。

设计了电子芯片冷却实验装置，对热电制冷器在电子芯片冷却中的冷却效果和制冷性能进行了研究。实验结果表明，不仅热电制冷片热端冷却水流量是影响冷却效果的重要因素，而且热电电流和芯片功率与热电冷却性能也有着密切的关系。实验结果对热电冷却器的最佳冷却性能的确定具有一定的参考意义。