DIRECTOR DE
PROIECT: Dr.
Traian Dascalu
PROJECT
MANAGER:
Dr.
Traian Dascalu
Email:
traian.dascalu@inflpr.ro
DURATA
PROIECTULUI: 2008 - 2011
CONDUCATOR
PROIECT: INSTITUTUL
NATIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU FIZICA LASERILOR,
PLASMEI SI RADIATIEI INFLPR DIN BUCURESTI
PARTENERI: 1. UNIVERSITATEA "POLITEHNICA" BUCURESTI, FACULTATEA DE STIINTE APLICATE
2. UNIVERSITATEA PITESTI, FACULTATEA DE TEHNOLOGIE MECANICA
3. SETCAR SA
OBIECTIVE
1. Demonstrarea fezabilitatii
folosirii laserelor realizate in tehnologie DPSSL pentru aprinderea
motoarelor
cu ardere interna.
2. Testarea eficientei motorului si masurarea
noxelor.
3. Demonstrarea viabilitatii sistemului de aprindere laser in
conditii reale
de lucru.
OBJECTIVES
1.
Demonstration of engine
running by using laser ignition system realised in DPSSL technology.
2. Tests on engine efficiency increases and noxes reduction.
3. Demonstration of a laser ignition system viability under real
working conditions.
REZULTATE
ETAPA 1, Februarie 2009
- A fost proiectat un nou laser comutat pasiv, pompat cu diode laser,
insensibil la dezalinieri, cu eficienta ridicata.
ETAPA
2A, Decembrie 2009
- Au fost investigate, in functie de temperatura,
performantele unui laser Nd:YAG pompat cu diode si comutat pasiv in
regim de
Q-switch cu cristalul absorbant saturabil Cr4+:YAG.
Cresterea
temperaturii de la 25˚C pana la 150˚C a dus la cresterea energiei
pulsului
laser, dar nu a schimbat durata acestuia. Se constata ca pragul
energiei de
pompaj necesara pentru mentinerea functionarii comutate creste cu
temperatura.
Principalul motiv pentru acest comportament este dat de variatiile
sectiunii
eficace de emisie a Nd:YAG-ului, precum si de schimbarile configuratiei
fasciculului in interiorul rezonatorului. Aceste rezultate sunt
valabile pentru
proiectarea unui sistem de ignitie laser care poate fi folosit pentru
motoarele
generatoare de energie electrica ce functioneaza cu gaz industrial, si
in
special pentru motoarele din industria auto, unde o crestere a energiei
de
pompaj poate fi compensata prin ajustarea automata a curentului diodei
laser
folosita pentru pompaj.
- Au fost modelate prin FEM si RAY TRACING distributia
absorbtiei
radiatiei de pompaj si a temperaturii rezultate in mediul activ laser,
pentru
noua configuratie de laser comutat pasiv .
- Au fost determinate caracteristicile optime ale mediului activ
(concentratie,
lungime, sau unghi de intrare a radiatiei de pompaj).
ETAPA
2B, Decembrie
2010
- A fost proiectata camera statica de ardere in vederea inceperii testelor statice de ignitie laser.
- S-a realizat din YAG nedopat prisma de cuplare a radiatiei de pompaj in mediul activ.
- S-a realizat mediul activ laser tip paralelipiped, Nd:YAG 1% at Nd.
- S-a realizat mediul activ Nd:YAG ceramic (dopaj Nd 2.5 at%) atasat prin difuzie optica de comutatorul pasiv Cr4+:YAG ceramic.
- S-a testat camera de ardere si s-au obtinut primele imagini filmate cu o camera rapida ale combustiei in camera de ardere
- Au fost realizate studii comparative asupra combustiei amestecului omogen metan/aer prin aprindere cu o bujie electrica si prin ignitie laser. Pentru vizualizarea proceselor a fost utilizata o camera video rapida (100000 fps) sincronizata cu un puls laser sau cu un trigger electric montata in experiment de tip Schlieren. S-a putut observa ca aprinderea provocata de pulsul laser este foarte rapida, frontul de ardere deplasandu-se cu viteza de 2.5 m/s.
Montaj experimental: camera de ardere statica. Arderea metanului prin ignitie cu scanteie electrica. Arderea metanului prin ingnitie cu laser.
Mediu activ laser compozit ceramic Mediu activ laser cristalin Nd:YAG si prisma de
Nd:YAG si Cr:YAG lipit prin difuzie. YAG nedopat pentru cuplarea radiatiei de pompaj.
Prototip de bujie laser realizat in Laboratorul de Electronica Cuantica a Solidului,
din Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei, Magurele, Bucuresti.
Implicarea tinerilor in realizarea proiectului
In februarie 2010 au fost sustinute lucrarile de disertatie ale masteranzilor implicati in realizarea proiectului:
1. A. Leca, februarie 2010, Facultatea de Fizica, Bucuresti;
2. C. Matei, februarie 2010, Facultatea de Fizica, Bucuresti;
3. C. Nenu (Brandus), februarie 2010, Facultatea de Fizica, Bucuresti;
4. G. Salamu, februarie 2010, Facultatea de Fizica, Bucuresti;
5. O. Sandu, februarie 2010, Facultatea de Fizica, Bucuresti.
Teze
de doctorat elaborate in tematica proiectului
"Studii
si Cercetari privind Imbunatatirea
Ofertei Energetice pentru Autoturismele Echipate cu Motoare Termice",
elaborata de Dl. ing. Marcel Dejanu sub indrumarea Dlui Prof. Ing. Ion
Tabacu
in cadrul catedrei Facultatii de Mecanica si Tehnologie, Universitatea
din
Pitesti.
Modul de
difuzare al rezultatelor:
•
Lucrari publicate in reviste ISI
1. T.
Dascalu and N. Pavel, “High-temperature
operation of a diode-pumped passively Q-switched Nd:YAG/Cr4+:YAG
laser,” Laser Physics 19 (11), 2090-2095 (2009).
2.
I Palarie, C Dascalu, and G E Iacobescu
"The influence of the easy axis on laser-induced ripple structures in
dye-doped liquid crystal films", Physica Scripta 82,
065602 (2010) (7pages).
3. G. Salamu, O.
Sandu, F. Voicu, M. Dejanu, D. Popa,
S. Parlac, C. Ticos, N. Pavel, and T. Dascalu, "Study of Flame
Development
in 12% Methane-Air Mixture Ignited by Laser,"
Optoelectronics and Advanced
Materials - Rapid Communications 5
(11), 1166-1169 (2011).
4. M.
Raicopol, C. Dascalu, R. Atasiei, and A. Th.
Ionescu, ”Role of dopants on the electro-optic effect in nematic liquid
crystals aligned with
doped polypyrrole,” J. of Appl. Phys. 109
(12), 124905 (2011).
•
Lucrari publicate in reviste non ISI
1.
M.
Dejanu, D. Popa,
I. Tabacu, T. Dascălu, S. Pārlac, "The
experimental study of laser impuls ignition of the CH4-air mixture, Scientific bulletin automotive,
Series, Year XV, no. 20,
vol. B,
Piteşti, 2010".(...pdf)
1. T. Dascalu, N.
Pavel, and N. Vasile, “High-Temperature
Operation of a Diode-Pumped Nd:YAG Laser
Passively Q-Switched by Cr4+:YAG Saturable
Absorber,”
CLEO/IQEC 2009 Conference,
Baltimore, Maryland, USA, May 31-June 5, 2009,
presentation JThE6.
2. T.
Dascalu, N. Pavel, and
presentation
CA.P.33.
3. M. Dejanu, D. Popa, T.
Dascălu, I.Tabacu, "The design construct of an explosion bomb designed
for
igniting fuel with a laser beam",
International Congress Motor Vehicles
& Motors 2010, 7 - 9 Octomber, 2010, MVM2010-002, Kragujevac,Serbia.
4.
M. Dejanu, D. Popa, I. Tabacu, S. Pārlac,
T. Dascălu Traian, ”Inregistrarea imaginilor prin metoda shadowgraph
pentru studiul
propagarii frontului de flacara,” CAR 2011,
The International Automotive
Congress Automotive Engineering and environtment, 2-4 November 2011,
Pitesti,
Romania.
• Prezentari la conferinte nationale
1.
G.
Salamu, O. Sandu, N. Pavel, T. Dascalu, "High Peak-Power Passively
Q-Switched Nd:YAG/Cr4+:YAG
Laser
For Engine Ignition", Faculty of Physics Annual Scientifical Session,
June
5, 2009.
2.
N.
Pavel, G. Salamu, O. Sandu, and T. Dascalu, “Passively Q-switched
Cr4+:YAG/Nd-Lasers Pumped Directly into the Emitting Level,” 10th
International
Balkan Workshop on Applied Physics (IBWAP),
July 6-8, 2009, Constanta, Romania,
presentation S5-P60; Book of Abstracts, ISBN 978-973-614-507-0, pp.
199-200
(2009).
3.
T.
Dascalu, N. Pavel, N. Vasile, A. Leca, G. Salamu, and O. Sandu,
“Passively
Q-switched Nd:YAG/Cr4+:YAG Laser Operated at
High Temperature,”
Micro- to Nano-Photonics II - ROMOPTO 2009 Conference, August 31 -
Sept. 03,
2009, Sibiu, Romania, presentation I.O.3.
4.
T.
Dascalu and N. Pavel, “Progress in Passively Q-switched Lasers,” Micro-
to
Nano-Photonics II - ROMOPTO 2009 Conference, August 31 - Sept. 03,
2009, Sibiu,
Romania, presentation I.I.2.
5.
G.
Salamu, F. Voicu, A. Leca, O. Sandu, N. Pavel, T. Dascalu, M. Dejanu,
D. Popa,
and S. Parlac, “Characteristics of methane-air combustion measured by
Schlieren
method,”
International Student Workshop on Laser Applications ISWLA 2010, May
25-28, 2010, Bran, Romania, presentation P24.
International Congress on Automotive and Transport Engineering,