为降低激光加热面的最高温度，提升热面温度均匀性，提出一种射流冲击强化表面的综合散热方法。引入兼顾散热和流阻特性的综合评价指标performance evaluation factor（PEC）进行数值研究并与传统微槽道散热特性进行了对比分析。结果表明，降低冲击距离会使冲击区边界层变薄，增大横向流动速度，涡心向中心入口处移动，以此提高换热效率，不仅降低了系统最高温度，而且实现了温度均匀性。经过对比发现无量纲射流冲击距离为0.25时PEC最大，因此该系统最适用于激光热源的散热。此外，热应力与应变分析结果表明，在同种材料的屈服极限下，该系统所能承受的激光热流密度明显高于微槽道冷却系统，换热性能更好、适用性更强。

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器工作时热致畸变过大的情况,提出了基于非均匀冷却的微通道复合射流冲击的流道设计思路。基于该思路完成了中心辐射结构冷却器的设计,并借助流-固-热耦合仿真,研究了不同冷却器的流道结构参数对增益介质热致畸变的影响。实验结果表明,采用中心辐射结构的冷却器能将相同条件下的增益介质的光学畸变缩小50%。

高功率微波装置在运行时面临的高热流密度散热是当前热控必须解决的难题。微小通道热沉散热结构简单, 换热能力突出, 在一定程度上能够解决高热流密度散热的问题。但使用微小通道热沉散热时, 散热面温度在沿工质流动方向不断升高, 这对器件稳定运行不利。而射流冲击技术中流体垂直于热源喷射, 温度边界层薄, 温度梯度大, 换热效果强。将射流冲击技术与微通道热沉相结合, 不仅能提高换热系数, 增大换热量, 而且能实现良好的温度均匀性。对高热流密度下射流冲击微小通道热沉进行数值模拟, 分析不同射流孔径对其传热和流动特性的影响。结果表明, 增大远离出口处的射流孔径, 有利于提高传热效率和减小流动阻力。优化后的射流微通道热沉, 在质量流量为 14 g/s时, 换热系数接近 39 000 W/(m2·K)。

采用空间载频干涉方法在精确测量薄片激光晶体热畸变的基础上,深入研究了射流冲击冷却系统对薄片激光晶体热畸变的影响。实验结果表明,射流冲击冷却系统引起薄片激光晶体的畸变主要是球面形变。随着抽运功率的增加,薄片激光晶体的热畸变越发严重,在抽运区中心部分,以球面形变为主,其光焦度随抽运功率的增加呈线性下降。而在抽运区的边缘,以非球面形变为主,抽运功率越高,非球面畸变就越严重。给出了493 W抽运条件下热畸变的波前畸变曲线,其均方根的重复测量精度为1.153 nm。实验结果与理论分析结果相符,该研究为薄片固体激光器谐振腔的设计和热畸变的补偿提供了重要依据。

针对大功率LED存在的散热问题，提出了一种双进双出射流水冷散热器，将其与现有射流水冷散热器的散热效果进行对比，并设计了基于射流水冷的大功率LED散热系统实验平台.在散热系统全功率工作条件下，LED底部温度分布均匀，并且保持在32℃左右，表明散热系统具有良好的均温性能和散热性能，满足大功率LED的散热要求.利用极差分析法，得到了水泵和风扇对系统散热效果的影响权重，优化了散热系统的工作功率，得到一组较优的控制水泵和风扇功率的脉冲宽度调制信号.在该组控制信号下，降低了散热系统的功耗，同时保证了系统散热效果，达到了节能目的.