Оптимизация параметров двухлучевой лазерной очистки кварцевого сырья

Abstract

При помощи численного моделирования установлены значения технологических параметров, обеспечивающих эффективную двухлучевую лазерную очистку кварцевого сырья. Выполнена оптимизация двухлучевой лазерной очистки кварцевого сырья с использованием генетического алгоритма MOGA в программе ANSYS Workbench. С применением гранецентрированного варианта центрального композиционного плана эксперимента получена регрессионная модель двухлучевой очистки кварцевого сырья. В качестве варьируемых факторов принимали плотность мощности лазера с длиной волны излучения 10,60 мкм, плотность мощности лазера с длиной волны излучения 1,06 мкм, радиус частицы кварца, радиус частицы примеси и время обработки. В качестве откликов – максимальные температуры кварцевых частиц с примесью и без примеси. Проведена проверка регрессионной модели. Полученные результаты позволяют сделать вывод о наличии необходимого соответствия регрессионной модели данным конечно­элементного анализа. Выполнена оценка влияния параметров обработки на максимальные значения температуры кварцевых частиц. Оптимизацию двухлучевой лазерной очистки кварцевого сырья осуществляли по критерию минимума времени обработки при достижении значений максимальных температур кварцевых частиц с примесью температуры плавления и при ограничении значений максимальных температур кварцевых частиц без примеси значениями ниже температуры плавления. Оптимизацию выполняли для двух комбинаций размеров кварцевых частиц и частиц примеси. Проведено сравнение параметров, полученных в результате оптимизации, и параметров, полученных при конечно­элементном моделировании. Максимальная относительная погрешность данных, рассчитанных с использованием алгоритма MOGA, не превысила 2,5 % при определении максимальных температур. В результате моделирования установлены параметры обработки, использование которых обеспечит повышение производительности двухлучевой очистки кварцевого сырья.