流量大小对混合流场特性等的影响

在主、副气流各组份的流量比不变的情况下,改变输入氧碘化学激光器(COIL)光腔总气流流量,数值模拟给出了COIL拉伐尔喷管主、副气流混合状况和各物理量的分布等,通过对这些结果进行对比分析得出输入COIL光腔总气流流量增加三倍,氧碘气流的混合状况稍稍变差,但Mach数和密度等的分布和变化规律基本不变.     

碘喷孔位置的变化对激光性能的影响

 在主、副气流流量不变的情况下,仅改变氧碘化学激光器中碘喷孔的位置,数值模拟了其混合气体流场特性和小信号增益分布等的变化。计算结果表明,碘喷孔在喷管叶片上的位置沿气流方向往下游移动,混合状况变差,光腔中小信号增益降低,输出功率减小,饱和光强沿气流方向的衰减变得平缓。     

碘喷孔位置的变化对激光性能的影响

在主、副气流流量不变的情况下,仅改变氧碘化学激光器中碘喷孔的位置,数值模拟了其混合气体流场特性和小信号增益分布等的变化.计算结果表明,碘喷孔在喷管叶片上的位置沿气流方向往下游移动,混合状况变差,光腔中小信号增益降低,输出功率减小,饱和光强沿气流方向的衰减变得平缓.     

副气流中He流量变化对流场混合状态的影响*

在保持主气流流量和副气流中I2的流量不变的条件下,改变副气流中He的流量,数值模拟氧碘化学激光器拉伐尔喷管内的流场混合特性.结果表明,随着副气流中He的流量的增加,副气流垂直穿透主气流的深度逐渐变大,主、副气流混合状态也逐渐变好,直至氧碘气流混合均匀.     

碘气流穿透深度和碘流量对COIL激光输出功率的影响

 通过采用Cl₂流量250mmol/s列管射流式氧发生器的COIL出光实验，得到了激光输出功率随碘副气流相对于氧主气流混合穿透深度的变化规律。实验结果表明，穿透深度对激光功率影响较大，存在最佳穿透深度，约为3.16mm,计算的最佳穿透深度与实验得到的最佳穿透深度基本一致。通过逐步改变供碘系统的碘气流流量，测量激光的输出功率，在实验上证实并找到了COIL的最佳碘流量值，约为4.5mmol/s，这一结果比以往文献所登载的最佳碘流量值要确切。     

副气流中He流量变化对流场混合状态的影响

 在保持主气流流量和副气流中I₂的流量不变的条件下,改变副气流中He的流量,数值模拟氧碘化学激光器拉伐尔喷管内的流场混合特性。结果表明,随着副气流中He的流量的增加,副气流垂直穿透主气流的深度逐渐变大,主、副气流混合状态也逐渐变好,直至氧碘气流混合均匀。     

VICON程序模拟氧碘化学激光器3维喷管流场的可行性探讨

 用VICON程序对化学氧碘激光器(COIL)喷管冷流场进行了3维模拟，得出的计算区几何较准确地反映了模拟装置的几何变化。主气流方向和副气流方向的分点数反映出了此2维平面内的气动特性，对不同流量的模拟结果对比分析得出穿透过度与穿透不够一样，致使主副气流混合不好。对带化学反应的情况进行了模拟，显现出副气流从喷孔出来后穿进主气流的马蹄形结构的变化过程，这些说明VICON程序可用来模拟研究COIL喷管流场特性。     

高马赫数高压力的氧碘化学激光器阵列喷管的数值模拟

 采用计算流体力学方法,研究了以氮气为载气的新型高总压氧碘化学激光器(COIL)阵列喷管。模拟结果表明:采用高马赫数的氮气流引射低马赫数的氧气流,可以提高光腔出口的驻点压力;高超声速的氮气与声速的氧气混合较慢,在喷管出口安装翼片有利于增强气流混合;喷管出口安装大翼片,翼片诱导的横向涡可以到达氮喷管的中心,光腔内混合比较充分。通过采用10组分21反应的化学反应模型,模拟了阵列喷管内多组分气体的混合和化学反应过程。模拟结果表明：光腔内生成了激发态碘原子和基态碘原子,光腔中获得了正增益,而且光腔出口的总压也由2.6 kPa提升至28.9 kPa。     

氧碘化学激光器进气参数对贯穿参数的影响

碘的贯穿参数对激光器输出功率具有较大的影响，贯穿参数决定了主副气流的混合情况，表明了氧碘的混合程度。在亚音速混合段，副气流射流射入主气流的贯穿参数为式中，     

喷管、光腔及压力恢复系统一体化设计

 对氧碘化学激光（COIL）系统的喷管和扩压器进行了3维数值模拟，对比分析了几种喷管和扩压器的设计方案，计算了从光腔入口到扩压器出口的气动力学过程。光腔内主副气流借助翼片辅助方法实现充分混合，翼片长0.77 cm，宽0.254 cm，满足气流混合要求。扩压器是1/4结构，即计算区域为入口截面高30 mm、宽60 mm的长方型，之后等截面延续500 mm，然后宽度仍然不变，高度以4°角扩张，延续700 mm，最终的出口截面高度为79 mm。采用空气入射，入口处（光腔出口）马赫数3.2，静压1 232 Pa，温度110 K；计算得到出口处总压13 300 Pa，总温300 K。结果表明：出口静压超出入口静压近10倍，该扩压器很好地起到了压力恢复的作用，而总压下降到1/4.5左右（从60 648 Pa到13 300 Pa），从而能够减轻后续的引射器的工作压力。利用高光腔压力设计可以减少一级引射器，达到整个系统小型化设计的目的。     

DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量系数

 对DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量进行了数值和理论计算，得出入口滞止压力在0.01~0.4MPa之间、喉道半高度在0.1~0.9mm之间的喷管的氘气，氢气和氦气质量流量系数，总结出质量流量系数随入口滞止压力和喉道高度的变化规律，并给出拟合公式，为副喷管的设计提供依据。     

氮稀释气体氧碘化学激光3维喷管流动模拟

 应用改进的3维化学反应流程序，对基于RADICL装置、以氮气为稀释气体的化学氧碘激光喷管流动做了数值模拟。给出了达到合适副气流穿深的主副气流匹配条件，考虑了提高水汽流量、改变主副气流总温对增益系数的影响，比较了与以氦气为稀释气体的不同特点。结果发现：氮气作为稀释气体条件下，混合气体的流速低，静压大，在亚声速区驻留时间长，碘分子离解快，使得增益系数峰值增大，且下降快。模拟结果提示：改变喷管结构，将副气流喷孔下移，增益分布得到了改善。     

水平管气液段塞流流量瞬变特性模拟研究

以Taitel 和Barnea(1998,1999)提出的段塞流跟踪模型为基础,进一步考虑加速压降的影响,建立了新的瞬态段塞流跟踪模型,并采用面向对象技术编制了数值模拟软件,实现了数值跟踪。计算结果与King等的段塞流气体流量瞬变实验数据对比表明,瞬态跟踪模型较好地预测了气体流量上升造成的段塞流压力“过升”现象,以及长液塞的出现;当气体流量下降时出现的压力“过降”现象和短暂分层流现象也由模型准确预测,分析认为,由于段塞流压降远高于分层流型,因此大部分液塞消失而出现的短暂分层流导致了压力过降。     

主喷管叶片中热壁面对分流管道流场特性的影响

 连续波化学激光器运转时,位于主喷管叶片内的副气流的分流管道壁面将被主喷管叶片加热而形成热壁面。通过3维的数值模拟,分析了单端、双端不同供气方式下,热壁面对分流管道流场特性的影响。热壁面将使总管气流总温沿着气流的流动方向逐渐升高,由此引起的支管入口总温的升高会降低支管的流量。无论是单端供气,还是双端供气,热壁面引起的管道流量波动幅度都要远大于绝热壁面的情况,最大波动幅度达2.16%。对进入总管的气流预热,适当增加供气总温,或将冷却管道与供气管道分开设计,气流总温变化引起的流量波动将会得到一定地抑制。     

金纳米颗粒掺杂光致聚合物的体全息混合光栅模型

金纳米颗粒掺杂光致聚合物在全息曝光过程中,光产物周期分布会形成折射率调制相位型主光栅,同时金纳米颗粒周期分布形成由局域表面等离子体共振引起强吸收的振幅型辅助光栅。研究基于耦合波理论的一种混合光栅模型,分析了光栅的体全息光学特性。结果表明,混合光栅中的折射率光栅和吸收光栅都能够提升体光栅的衍射效率; 体光栅的角度选择性也可以得到明显的改善。     

基于分时原理的多相流体比例分配方法

提出了从“时间”上对多相流进行分配的新思路,分析了分时分配的基本原理,并设计了具体的实现方式。在空气-水实验回路上对分时分配装置进行了实验研究和验证。分时分配的基本原理就是通过“分时”的方法,使整个分配器“空间”内的多相流都能按照给定的时间份额周期性地交替流向对应的支路,从而保证各支路内的多相流具有高度一致的相含量和确定的流量比例。实验研究证明,分时分配法具有切实的可行性,分流比等于分时比且与流量和流体的物性无关,仅取决于分配器的几何参数。     

Flowrate behavior and clustering of self-driven robots in a channel

In this paper, the collective motion of self-driven robots is studied experimentally and theoretically. In the channel,the flowrate of robots increases with the density linearly, even if the density of the robots tends to 1.0. There is no abrupt drop in the flowrate, similar to the collective motion of ants. We find that the robots will adjust their velocities by a serial of tiny collisions. The speed-adjustment will affect both robots involved in the collision, and will help to maintain a nearly uniform velocity for the robots. As a result, the flowrate drop will disappear. In the motion, the robots neither gather together nor scatter completely. Instead, they form some clusters to move together. These clusters are not stable during the moving process, but their sizes follow a power-law-alike distribution. We propose a theoretical model to simulate this collective motion process, which can reproduce these behaviors well. Analytic results about the flowrate behavior are also consistent with experiments.