气动激光器喷管非平衡流2维数值仿真

将Anderson的两振型三温度弛豫模型和严海星整理的弛豫数据相结合,采用2维守恒型方程组对按照最小长度喷管型面设计方法设计的、面积比分别为50和20的气动激光器喷管非平衡流场进行了数值仿真。小信号增益计算结果在每个计算点都和J.S.Vamos等人针对这两种喷管的小信号增益测量试验结果符合很好.解决了传统的准1维非平衡流分析方法不能很好地和试验结果相符的问题.对气动激光器喷管性能设计提供了更精确的评估方法。     

高超声速低温喷管副喷管参数化设计

 通过对DF化学激光器高超声速低温(HYLTE)喷管副喷管流动与几何参数进行制约关系和敏感性分析，确定了能够对副喷管进行参数化设计的4个基本几何控制参数和2个调节参数，初步建立了HYLTE喷管副喷管的参数化设计方法。引入了相对未混合度作为衡量喷管混合效果的性能参数，建立了较完备的3维反应流数值模拟计算程序。结果表明：该方法选择的基本参数能够敏感地反映HYLTE喷管副喷管的尺寸特征和关键性能。     

火箭发动机最佳推力喷管型线的计算方法

一、最佳推力喷管型线计算原理 考虑理想二维定常无旋等熵流动.喷管内流场是轴对称的,选用柱面坐标系,图一中ABTE表示喷管型面与子午面的交线.喷管喉部收敛段AB是曲率半径为R_1的圆弧壁面,喉部下游初始扩张段BT是曲率半径为R_2的圆弧壁面.我们选择一个喷管型线     

n型DBR中电势对垂直腔面发射激光器阈值的影响

编制了增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合准三维仿真软件，给出了电势、 载流子浓度、光场和热场分布.计算结果表明，只有同时考虑p型和n型分布布拉格反射镜中的电势，才能准确地反映垂直腔面发射激光器的阈值特性. 关键词： 垂直腔面发射激光器 p型DBR层 n型DBR层 有限差分法     

直排型DF/HF化学激光器双喷管模型启动特性

 建立了一套直排型DF/HF化学激光器气流通道双喷管小型实验装置,通过选择不同副气流总压（模拟燃烧室气流）进行实验,研究了副气流总压对双喷管实验装置启动特性的影响。实验结果表明：随着副气流总压的增大,装置的启动压力降低,盲腔条件下的启动压力明显高于有副气流时的启动压力。因此,先通入燃烧室气流,再开通引射气流,对直排型连续波DF/HF化学激光器的启动是有利的。采用1维处理方法,建立了从引射气流喷管入口、副气流喷管入口到扩压器出口的理论模型,得到了与实验一致的规律。由于1维理论中采用了一些近似处理,实际启动压力比理论数据高20%～31%。     

固体推进剂燃烧驱动CO_2气动激光小信号增益测量

介绍了固体推进剂燃烧驱动 CO2 气动激光小信号增益测量的原理、方法及实验系统 ,重点说明小信号增益测量光路设计、热敏电阻红外探测器工作原理、增益输出信号滤波和放大电路设计及数据采集系统的硬件配置和软件编制原则 ,给出典型实验测量结果。实验证明 ,采用放大法可较为准确的测量固体推进剂燃烧驱动 CO2 气动激光小信号增益     

N-DBR和双氧化限制层对VCSEL电、光、热特性的影响

根据增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合的准三维理论模型，通过有限差分法对注入电流密度、载流子浓度、光场和热场分布方程求自洽解.研究了垂直腔面发射激光器的电、热和光波导特性，同时提出了一种具有双氧化限制层的增益波导垂直腔面发射激光器结构，并通过对比研究了N-型分布布喇格反射镜和双氧化限制层对增益波导垂直腔面发射激光器特性的影响.计算结果表明，如果忽略N-型分布布喇格反射镜的影响将与实际的垂直腔面发射激光器有较大偏差；双氧化限制层结构对激光器特性有较大的改善，它为增益波导垂直腔面发射激光器提供了一种降低阈值，抑制高阶横模的方法.     

内置RF电路对增益开关工作的不利影响

对设有内置式RF电路的分布反馈（DFB）半导体激光器在增益开关工作状态下出现反常光谱的原因进行了分析.分别对该激光器在正常工作（即小信号驱动）和增益开关（即大信号驱动）情况下的时域和频域输出结果进行了对比和分析，研究发现内置式RF电路的瞬态失效是导致增益开关DFB激光器产生多波长光谱的原因.     

宽带放大器用碲基掺铒光纤结构参量的设计考虑

利用光波导理论及均匀展宽四能级模型，研究了宽带放大器用阶跃型折射率分布碲基掺铒光纤的结构参量—纤芯半径和相对折射率差的设计考虑.理论研究表明，在单模传输条件下，为获取最大信号增益，宜选择相对折射率差大的碲基掺铒光纤来构建光纤放大器.相对折射率差一定的情况下，在高泵浦功率、小信号输入或光纤长度短于各信道最佳增益长度时，选择纤芯半径大的碲基掺铒光纤可以得到大的信号增益；反之，宜选择纤芯半径小的碲基掺铒光纤.     

直排型DF/HF化学激光器气流通道模型实验研究

 为了探寻直排型连续波DF/HF化学激光器的起动特性,建立了一套化学激光器气流通道单喷管小型模型实验装置,通过选用不同的气体（冷气流）作为工作介质和不同的扩压器进行实验,分别研究了工作介质的气动参量对模型起动特性和扩压器喉道最小面积的影响,并与1维定常流理论的计算结果作了比较。最后分析了基区对模型起动特性的影响,比较了两种类型基区的差异。实验结果表明:对于直排型连续波DF/HF化学激光器,采用大比热容比、小相对分子质量的介质作为引射气流,喷管出口和基区之间带有一个向内的圆角,对提高DDCL整体性能是有利的。     

Optimal design of a convergent-barrel cold spray nozzle by numerical method

A convergent-barrel (CB) cold spray nozzle was designed through numerical simulation. It was found that the main factors influencing significantly particle velocity and temperature include the length and diameter of the barrel section, the nature of the accelerating gas and its pressure and temperature, and the particle size. Particles can achieve a relatively low velocity but a high temperature under the same gas pressure using a CB nozzle compared to a convergent-divergent (CD) nozzle. The experiment results with Cu powder using the designed CB nozzle confirmed that particle deposition can be realized under a lower gas pressure with a CB nozzle.     

Irradiation methods and nozzle design for the advanced proton therapy facility

A conception design of the Advanced Proton Therapy Facility (APTF) has been carried out. The system intentionally employs a slow-cycling synchrotron with a maximum energy of 250 MeV, two rotating gantries and two fixed beam nozzles for the treatment. In this paper, we try to compare the strength and weaknesses between the two treatment methods: the beam spreading and the pencil beam scanning. The application of the pencil beam scanning method and the double-scattering method together with the related nozzle design at APTF is also given. The simulation results of employing the double-scattering method have been given during the preliminary design.     

两种构形喷管的激光推进冲量耦合系数数值研究

提炼了由入射激光能量、能量沉积率、环境气体压强、喷管母线长度及其半顶角组合而成的圆锥形喷管无量纲因子,并将其推广到抛物形喷管的研究中。用辐射流体力学计算程序计算了4种半顶角下圆锥形和抛物形喷管的冲量耦合系数随无量纲因子的变化规律。计算结果表明:两种喷管的冲量耦合系数都存在极大值,极大值对应的无量纲因子约为0.4;无量纲因子相同时,半顶角越小,冲量耦合系数越大;同等条件下抛物形喷管的冲量耦合系数高于圆锥形喷管的冲量耦合系数。     

无加热氧碘化学激光器超音速喷管

针对氧碘化学激光器的金属喷管在使用过程中需加热保温且存在结构复杂、故障率高等问题,初步选择了几种可用于加工无加热喷管的非金属材料,并以kW级氧碘化学激光器为原型,以聚酰亚胺为例,对激光器运行条件下的喷管温度场进行数值模拟,以验证此种非金属无加热喷管的可行性。结果表明:与金属喷管相比,非金属喷管在不加热保温的情况下能够有效阻止热量传递,防止碘蒸气冷却凝结,满足激光器喷管的使用要求。     

Irradiation methods and nozzle design for the advanced proton therapy facility

A conception design of the Advanced Proton Therapy Facility （APTF） has been carried out. The system intentionally employs a slow-cycling synchrotron with a maximum energy of 250 MeV, two rotating gantries and two fixed beam nozzles for the treatment. In this paper, we try to compare the strength and weaknesses between the two treatment methods： the beam spreading and the pencil beam scanning. The application of the pencil beam scanning method and the double-scattering method together with the related nozzle design at APTF is also given. The simulation results of employing the double-scattering method have been given during the preliminary design.     

超音速喷嘴叶栅造型设计及数值分析

分析了超音速喷嘴内部的流动机理并研究了超音速喷嘴的设计方法,对某液体火箭发动机用氢涡轮超音速喷嘴叶栅进行了改型设计。设计采用尖边喉部和光滑过渡喉部两种方法,其中光滑过渡喉部喷嘴型线设计采用具有局部修改能力的三次非均匀B样条曲线。对超音速喷嘴叶栅复杂内流的全三维数值模拟结果表明:改型叶栅流动性能明显改善,效率提高,光滑过渡喉部喷嘴性能优于尖边喉部喷嘴。     

环形HYLTE喷管叶片的简化设计及加工方法

 在不影响喷管性能的前提下,将环形HYLTE喷管叶片分解为4个1/4圆环,经过进一步简化设计后,得到只有3个截面中心共面的内部管道的1/4环形叶片。提出了两种环形HYLTE喷管叶片的加工方法：真空钎焊的方法和嵌铸的方法,并对两种方法进行了比较。对于真空钎焊的方法,进行了验证加工,测试结果表明喷管叶片焊接处气密性良好,力学性能优良,可在较高温度下正常工作。嵌铸的方法在一体化加工方面优势明显,可作为环形喷管加工的备选方法。     

Process modeling gas atomization of close-coupled ring-hole nozzle for 316L stainless steel powder production

The paper aims at modeling and simulating the atomization process of the close-coupled ring-hole nozzle in vacuum induction gas atomization(VIGA) for metallic powder production. First of all, the primary atomization of the ring-hole nozzle is simulated by the volume of fluid(VOF) coupled large eddy simulation(LES) model. To simulate the secondary atomization process, we use the method of selecting the droplet sub-model and the VOF model. The results show that the ring-hole nozzle forms a gas recirculation zone at the bottom of the delivery tube, which is the main reason for the formation of an annular liquid film during the primary atomization. In addition, the primary atomization process of the ring-hole nozzle consists of three stages: the formation of the serrated liquid film tip, the appearance and shedding of the ligaments, and the fragmentation of ligaments. At the same time, the primary atomization mainly forms spherical droplets and long droplets, but only the long droplets can be reserved and proceed to the secondary atomization. Moreover,increasing the number of ring holes from 18 to 30, the mass median diameter(MMD, d50) of the primary atomized droplets decreases first and then increases, which is mainly due to the change of the thickness of the melt film. Moreover, the secondary atomization of the ring-hole nozzles is mainly in bag breakup mode and multimode breakup model, and bag breakup will result in the formation of hollow powder, which can be avoided by increasing the gas velocity.