吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (6): 1854-1863.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230280

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

融水对CO2激光融冰的影响

张楠1,2,王瑛雨1,2,Pavel Talalay1,2,范晓鹏1,2,宫达1,2,
王婷1,2,韩博1,2,魏贤哲1,2,柏洪亮1,2,王亮3
  

  1. 1.吉林大学建设工程学院,长春130026
    2.吉林大学极地科学与工程研究院,长春130026
    3.吉林省水利水电勘测设计研究院,长春130021
  • 出版日期:2023-11-26 发布日期:2023-12-13
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(42176232)

Influenceof Meltwater on CO2 Laser Ice Melting

Zhang Nan1,2, Wang Yingyu1,2, Pavel Talalay1,2, Fan Xiaopeng1,2, Gong Da1,2, #br# Wang Ting1,2, Han Bo1,2, Wei Xianzhe1,2, Bai Hongliang1,2, Wang Liang3#br#   

  1. 1. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
    2. Institute of Polar Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
    3. Jilin Province Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute, Changchun 130021, China
  • Online:2023-11-26 Published:2023-12-13
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China (42176232)

摘要: 激光钻探具有高能性、高度方向性、清洁性、非接触式切割钻进等优势,在激光热融穿透冰的过程中,融水对激光的穿透效率有很大影响。为探究融水对激光穿透效率的影响程度,本文选用冰吸收效率更高的CO2激光,在不同辐照角度、不同激光功率作用下对模拟极地冰心制备的冰样品进行定点穿透实验。结果表明:在负入射角-90°~-15°时,穿透速度为0.67~2.20 mm/s,仅为理论速度的21%~40%,孔径达到了光斑直径的3~5倍;而在正入射角15°~45°时,融水因重力作用及时排除,穿透速度为13.19~36.50 mm/s,是理论速度的2.2~6.5倍。

关键词: CO2激光, 定点穿孔, 融水影响, 穿透速度, 孔径

Abstract:  Laser drilling has the advantages of high energy, high directivity, cleanliness, non-contact cutting drilling, etc. In the process of laser thermal melting through the ice, meltwater has a great impact on the laser penetration efficiency. In order to explore the influence of meltwater on laser penetration efficiency, CO2 laser with higher ice absorption efficiency was selected to conduct fixed-point penetration experiments on ice samples prepared by simulated polar ice cores under different irradiation angles and different laser power. The results show that when the negative incidence Angle is -90°--15°, the penetration velocity is 0.67-2.20 mm/s, which is only 21%-40% of the theoretical velocity, and the aperture reaches 3-5 times of the spot diameter. When the Angle of incidence is 15°-45°, the melt water is removed in time due to gravity, and the penetration velocity is 13.19-36.50 mm/s, which is 2.2-6.5 times of the theoretical velocity.

Key words: CO2 laser, fixed point perforation, meltwater influence, penetration velocity, aperture

中图分类号: 

  • P634
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