任意长度喷管型面设计方法在气动激光器喷管设计中的应用

将一种新的任意长度喷管型面设计（ALN）方法应用于气动激光器喷管型面设计,在相同的喷管出口设计马赫数、喷管喉部高度及喷管扩张段长度条件下,设计了4条ALN方法喷管型面,并和一条最短长度（MLN）喷管型面作对比,采用2维气动激光器增益场仿真方法对5个喷管的小信号增益场进行仿真。计算结果表明:ALN方法可以有效地实现增益场分布的控制,选择合理的设计参数得到的喷管长度比MLN喷管更短,小信号增益更大。     

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。     

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。     

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     

固体推进剂燃烧驱动CO2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。     

固体推进剂燃烧驱动CO2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。     

Kriging与响应面方法在气动优化设计中的应用

近似模型方法在工程优化设计中开始得到重视。本文分别应用Kriging方法和响应面方法进行了翼型气动优化设计。结果表明,Kriging方法的设计结果,升阻比较参考翼型提高了81%;在初始设计空间,响应面方法的结果很差,通过不断缩减设计空间,设计得到了有效的改善,升阻比提高了70%,但需要的计算量远远高于Kriging模型。     

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。     

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。     

化学激光器1/4环柱型增益发生器

设计并搭建了化学激光器1/4环柱型增益发生器的实验系统。按设计流量进行了出光实验,功率计探测到的出光功率在60 W左右。测量了燃烧室温度及压力,与Alpha激光器HL911-3实验数据类似,燃烧室温度及压力曲线都存在一个爬升阶段。环柱型增益发生器沿角向扩张的特点使得光腔区压力很低,仅为0.5 kPa左右。为验证环柱状增益区的有效形成,对3对取光孔分别进行了出光实验,结果表明每对取光孔都有功率输出,证明设计的增益发生器运行正常。     

Evaluation of downstream-mixing scheme for 9.4-µm CO2 gasdynamic laser

A theoretical analysis of a downstream-mixing 16-μm CO₂ gasdynamic laser revealed the possibility of utilizing the downstream-mixing scheme for the generation of 9.4-μm radiation using a CO₂ gasdynamic laser. The flow-field has been analyzed using complete two-dimensional, unsteady laminar form of Navier-Stokes equations coupled with the finite rate vibrational kinetic equations. The analysis showed that integrated small-signal gain of 11.5m⁻¹ for Lorentzian broadening and 4.8m⁻¹ considering Voigt function can be obtained for N₂ reservoir temperature of 2000°K and velocity ratio 1:1 between the CO₂ and N₂ mixing streams. These results (presented in graphs) clearly highlight the large potential of downstream-mixing CO₂ gasdynamic laser for 9.4-μm laser generation.     

Analytical studies of gain optimization in CO2-N2 gasdynamic lasers employing two-dimensional wedge nozzles

An analytical method has been proposed to optimise the small-signaloptical gain of CO₂-N₂ gasdynamic lasers (gdl) employing two-dimensional (2D) wedge nozzles. Following our earlier work the equations governing the steady, inviscid, quasi-one-dimensional flow in the wedge nozzle of thegdl are reduced to a universal form so that their solutions depend on a single unifying parameter. These equations are solved numerically to obtain similar solutions for the various flow quantities, which variables are subsequently used to optimize the small-signal-gain. The corresponding optimum values like reservoir pressure and temperature and 2D nozzle area ratio also have been predicted and graphed for a wide range of laser gas compositions, with either H₂O or He as the catalyst. A large number of graphs are presented which may be used to obtain the optimum values of small signal gain for a wide range of laser compositions without further computations.     

New results on gas density, velocity field, and force field of a gasdynamic laser within a supersonic nozzle

Several new results are derived upon gas density as well as upon velocity and force fields relative to a gasdynamic laser within a supersonic nozzle. Evolution equations, including the continuity equation, are employed to obtain the above results. In particular, the continuity equation is used to determine the shape of the nozzle so that its cross-sectional area is calculated as a function of distance. This function is one of the ingredients to get our results relative to gas density, velocity, and force. In addition, the time-dependent power associated with the vibrational non-equilibrium expansion in the nozzle of hot gas at high pressure is evaluated.     

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。