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。     

射流式单重态氧发生器的气液两相耦合模型

 将气液两相耦合模型应用于射流式单重态氧发生器，通过数值模拟和实验的比较验证了该模型的可行性。分析了发生器工作参数对其动力学过程的影响，发现在保持其它参数不变的情况下，氯气和BHP溶液的相对浓度决定了发生器动力学过程的类型。给出了利用氯气吸收速率变化曲线判定发生器动力学过程类型的方法。在原有模型基础上考虑了热效应及其对模型参数的影响，计算了水蒸气的含量。模型改进后，模拟结果更接近于实验值。     

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。     

一种气体低温吸附模型与计算

研究化学氧碘激光器中工作气体氧的低温吸附.考察气体流过沸石多孔床的压力与速度的关系,建立吸附剂吸收的物质量与气流中物质量关系的吸附平衡方程.由吸附物量较少的特点,得出在确定的压力梯度下速度近似为常数.吸附平衡方程与吸附速率方程,构成低温吸附模型方程,其中,亨利等温线方程作为辅助关系.对模型方程做数值求解,得到气流中单态氧浓度及吸收的单态氧浓度随时间变化的规律,及浓度分布的长时间渐近特征.     

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。     

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.     

氧碘化学激光器中相位扰动的模拟研究

 建立了含相位扰动的1维流场3维物理光学负载光腔模型。选用折叠非稳腔，模拟计算了斜激波中心距光轴不同距离时以及不同强度的斜激波对腔内光场相位分布和输出功率的影响。研究表明激光输出光束质量与腔内激波的分布位置和激波的强度有密切关系，应该避免激波中心近光轴时的强扰动效应引起的光束质量退变。实验装置的计算结果再现了实验现象。     

近共振传能放热对氧碘化学激光器性能的影响

在氧碘化学激光器(COIL)中,O2(1Δ)与I的近共振传能反应是一个放热反应;它与水汽等的猝灭放热反应一样会对激射过程产生不利影响,而且是不可避免的。计算了猝灭放热效应对光腔气动特性输出功率的影响。得到了近共振传能放热的大小与粒子数反转和激射的光子数相关,即与光腔内的增益、光场强度分布成正比,故主要发生在激光器的上游区前半部分。模型计算表明,其影响程度大致相当于7%水汽所致的对氧碘化学激光器的影响。完善了氧碘化学激光器理论计算模型。