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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 189 毫秒
1.
基于激光推力器喷管热烧蚀因素分析,初步提出了反射式和吸收式两种喷管热防护方法,并相应设计了两种喷管。以10 kW级脉冲式CO2激光器为光源,三次反射激光推力器为对象,进行了两种方式下两种喷管的热防护初步实验研究。结果表明:两种喷管均发生不同程度烧蚀,与相对聚焦位置和激光作用时间有关;反射式热防护通过喷管光学表面对透射激光能量进行二次聚焦,以及良好的循环冷却,可能成为将来激光推力器喷管热防护的备选方案之一。  相似文献   

2.
"烧蚀模式"激光推进是利用强激光烧蚀推力器自身携带的工质产生的高温高压气团反喷进行驱动的,推力器的喷管构型对推进性能有重要影响。鉴于此,从实验和数值模拟两个方面研究了喷管长度对直筒型激光推力器推进性能的影响。实验发现,衡量推进性能的2个主要参数冲量耦合系数和比冲均随着喷管长度的增加而增加,不过前者的增长呈渐缓趋势。综合考虑推进参数和推力器自重的影响,导出了推力器获得最大单脉冲速度增量(ΔvT)的最佳喷管长度公式。数值模拟得到的不同喷管长度推力器推进参数的变化规律与实验结果基本吻合:若喷管长度过短,则高压气体未能充分作用于推力器就被排出筒外,造成了能量的浪费;若喷管长度过长,筒内压力的衰减则成为影响推进性能的主要因素,从而解释了直筒型推力器的推进性能的增长趋势随喷管长度增加而逐渐趋缓的原因。  相似文献   

3.
采用了不同能量的单脉冲和多脉冲飞秒激光对LiNbO3晶体进行烧蚀,并刻蚀了表面衍射型光栅.通过扫描电镜和原子力显微镜观察了烧蚀点的形貌特征,首次发现利用单束飞秒激光脉冲对LiNbO3晶体烧蚀,可以得到超衍射极限的烧蚀点,当聚焦光斑直径约为2μm、能量为170nJ的单脉冲飞秒激光作用时,烧蚀点的直径约为400nm,100nJ,17个脉冲作用时烧蚀点的直径约为800nm.同时可以观察到在能量较低的多脉冲飞秒激光作用下, LiNbO3晶体呈现出大约200nm周期性分布的波纹状结构.实验结果表明,选择合适参数的飞秒激光脉冲可以对LiNbO3晶体进行超衍射极限加工,这对于利用飞秒激光制作LiNbO3基质的微纳光电子器件有十分重要的意义.  相似文献   

4.
反射式激光聚焦系统使激光推力器具备了推力矢量控制能力,并且聚焦系统不存在球差,具有广阔的应用前景。针对三种二次反射聚焦方式,抛物面-双曲面、平面-抛物面、抛物面-平面,在建立的聚焦系统坐标系下,通过几何光学方法分析了两个反射面母线参数之间的数学关系,以及聚焦特征参数与两个反射面母线参数的关系,并建立了程序设计流程。针对特定的聚焦特征参数设计要求,在光学软件ZEMAX中进行了反射面的建模和聚焦效果的验证,为下一步开展聚焦性能的研究打下了基础。  相似文献   

5.
 叙述了采用时间积分的晶体谱仪探测不同发次衬底元素离子谱线强度的相对变化外推激光烧蚀深度的方法,获取了Al和C8H8的激光烧蚀深度,进而推出了Al和C8H8的质量烧蚀速率和烧蚀压。对实验结果进行了分析和讨论。  相似文献   

6.
线性喷管构形对激光推力器冲量耦合系数的影响   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
 喷管是激光推力器的重要组成部分。在设计喷管构形时,可以使其与聚光系统一体化设计,也可以把聚光系统和喷管分离设计。针对聚光系统与喷管分离设计的工作模式,建立了一种辅助聚焦系统的点火模型。通过改变喷管的构形,分析了圆锥形、圆台形喷管的冲量耦合系数与喷管顶部直径与出口直径之比以及喷管长度与出口直径之比之间的关系。通过对推力曲线的分析,阐述了喷管结构参数对其性能影响的原因。研究结果显示,圆台形喷管的推进性能优于圆锥形和圆筒形。  相似文献   

7.
罗乐乐  窦志国  叶继飞 《物理学报》2018,67(18):187901-187901
选择含能聚合物聚叠氮缩水甘油醚(GAP)作为激光烧蚀微推力器的工质,分析了红外染料掺杂对激光烧蚀GAP工质推进性能的影响.通过对比掺杂红外染料GAP在不同激光功率密度、掺杂浓度、靶材厚度和激光烧蚀模式下的推进性能数据和烧蚀羽流,初步探索了掺杂红外染料GAP工质的推进性能优化方式.实验结果表明:透射式激光烧蚀模式下,激光能量的指数衰减特性和掺杂红外染料GAP的强黏性使得烧蚀羽流中易存在未充分烧蚀的工质; GAP的推进性能受红外染料掺杂浓度和靶材厚度的综合影响,当靶材厚度与激光吸收深度接近时,靶材充分吸收激光能量使中心烧蚀区达到化学能释放的温度阈值,同时沿激光传播方向未充分烧蚀的质量最少,此时推进性能达到最优值.反射式下掺杂红外染料的聚合物的激光烧蚀过程遵循"先吸收激光能量先喷射"的规律,工质分解充分,推进性能优于透射式.  相似文献   

8.
软X光辐射烧蚀实验方法研究   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
 用强激光辐照金箔靶,以金箔背侧软X光辐射为基础,提出了软X光辐射烧蚀研究的新靶型、新方法,做了C8H8样品辐射烧蚀初步实验。  相似文献   

9.
 开展了脉宽为40 fs的不同数量激光脉冲对锗材料的烧蚀效应实验,采用扫描电镜、激光共聚焦显微镜等方法对不同数量的飞秒激光脉冲作用下锗材料表面烧蚀区进行了检测,并对作用后材料烧蚀形貌演化规律进行了分析,初步分析了锗材料烧蚀区周围形成的不同环区的形貌特征及成因,对各环区烧蚀形貌特征随激光作用脉冲数的增加而产生的形貌演化过程进行了观测。并给出单脉冲飞秒激光对锗材料的烧蚀阈值为1.2 J·cm-2,采用激光共聚焦显微镜测得该阈值条件下单个飞秒激光脉冲对锗材料的烧蚀深度约为150 nm。  相似文献   

10.
采用飞秒激光对氟化钙晶体表面进行加工。通过调控激光参数,采用静止聚焦和动态扫描两种方式在晶体表面加工出一系列微结构(烧蚀孔和烧蚀线)。分别对两种加工方式烧蚀后的氟化钙晶体表面微结构进行系统研究,包括参数依赖关系、材料表面烧蚀阈值等。计算结果表明:在静止聚焦情况下,累积因子为0.0033;在动态扫描情况下,当扫描方向与激光偏振方向垂直或平行时,累积因子分别为0.0043和0.0052。飞秒激光加工过程中的脉冲累积效应能够对晶体的烧蚀产生重要影响。  相似文献   

11.
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。  相似文献   

12.
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。  相似文献   

13.
In this paper we develop a new static model for boron isotope separation by the laser assisted retardation of condensation method (SILARC) on the basis of model proposed by Jeff Eerkens. Our model is thought to be adequate to so-called two-step iterative scheme for isotope separation. This rather simple model helps to understand combined action on boron separation by SILARC method of all important parameters and relations between them. These parameters include carrier gas, molar fraction of BCl3 molecules in carrier gas, laser pulse intensity, gas pulse duration, gas pressure and temperature in reservoir and irradiation cells, optimal irradiation cell and skimmer chamber volumes, and optimal nozzle throughput. A method for finding optimal values of these parameters based on some objective function global minimum search was suggested. It turns out that minimum of this objective function is directly related to the minimum of total energy consumed, and total setup volume. Relations between nozzle throat area, IC volume, laser intensity, number of nozzles, number of vacuum pumps, and required isotope production rate were derived. Two types of industrial scale irradiation cells are compared. The first one has one large throughput slit nozzle, while the second one has numerous small nozzles arranged in parallel arrays for better overlap with laser beam. It is shown that the last one outperforms the former one significantly. It is argued that NO2 is the best carrier gas for boron isotope separation from the point of view of energy efficiency and Ar from the point of view of setup compactness.  相似文献   

14.
 为了验证理论分析得到的圆锥形喷管在单脉冲条件下的激光推进能量相似律,用2维轴对称辐射流体动力学方法,计算得到了不同构形的推进性能参数,分析了锥角、长度、无量纲因子、入射激光能量对冲量、冲量耦合系数的影响。计算揭示的激光推进能量相似律合理,在理论模型可以描述的范围内,其定性规律与理论分析、实验结果之间相互印证。结果表明:当锥角固定时,冲量和冲量耦合系数随无量纲因子先增大后减小,极大值对应的无量纲因子仅与气体比热比相关;当无量纲因子固定时,冲量随入射激光能量增加而增大,冲量耦合系数受激光能量的影响很小,冲量和冲量耦合系数均随锥角增大而单调减小。  相似文献   

15.
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。  相似文献   

16.
 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。  相似文献   

17.
高超声速飞行器磁控热防护系统建模分析   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
李开  刘伟强 《物理学报》2016,65(6):64701-064701
针对高超声速飞行器防热, 搭建了螺线管磁控热防护系统的物理模型. 采用低磁雷诺数磁流体数学模型, 分析了外加磁场强度及磁场形态对磁控热防护效果的影响. 对比了三种磁场类型(磁偶极子、螺线管、均布磁场)下磁控热防护效果的差异, 分析了螺线管几何参数对磁控热防护效果的影响. 研究表明, 磁场降低表面热流作用存在“饱和现象”; 三种磁场形态的磁控热防护能力从小到大依次为磁偶极子、螺线管、均布磁场; 相同驻点磁感应强度条件下, 增大螺线管半径有利于提高磁控热防护效果, 缩短螺线管与驻点距离不利于驻点和肩部防热, 螺线管长度对磁控热防护效果影响相对较小.  相似文献   

18.
The K-shell radiated energy (yield) from neon Z-pinch implosions with annular, gas-puff nozzle radii of 1, 1.75, and 2.5 cm was measured for implosion times from 50 to 300 ns while systematically keeping the implosion kinetic energy nearly constant. The implosions were driven by the Hawk inductive-storage generator at the 0.65-MA level. Initial neutral-neon density distributions from the nozzles were determined with laser interferometry. Measured yields are compared with predictions from zero-dimensional (0-D) scaling models of ideal. One-dimensional (1-D) pinch behavior to both benchmark the scaling models, and to determine their utility for predicting K-shell yields for argon implosions of 200 to >300 ns driven by corresponding currents of 4 to 9 MA, such as envisioned for the DECADE QUAD. For all three nozzles, the 0-D models correctly predict the Z-pinch mass for maximum yield. For the 1and 1.75-cm radius nozzles, the scaling models accurately match the measured yields if the ratio of initial to final radius (compression ratio) is assumed to be 8:1. For the 2.5-cm radius nozzle, the measured yields are only one-third of the predictions. Analysis of K-shell spectral measurements suggest that as much as 70% (50%) of the imploded mass is radiating in the K-shell for the 1-cm (1.75-cm) radius nozzle. That fraction is only 10% for the 2.5-cm radius nozzle. The 0-D scaling models are useful for predicting 1-D-like K-shell radiation yields (better than a factor-of-two accuracy) when a nominal (≈10:1) compression ratio is assumed. However, the compression ratio assumed in the models is only an “effective” quantity, so that further interpretations based on the 0-D analysis require additional justification. The lower-than-predicted yield for the 2.5-cm radius nozzle is associated with larger radius and not with longer implosion time, and is probably a result of two-dimensional effects  相似文献   

19.
In this article, we present an experimental study of the effect of conical section nozzles coupled to solid targets on laser ablation propulsion. The impulse produced on the target by laser ablation was measured in terms of the coupling coefficient C m using a piezoelectric (PZT) sensor. The standard deviation of the PZT signal was used as an estimator of the transferred impulse. The ablation was performed with a TEA CO2 laser at room temperature and atmospheric pressure. The targets were pellets of 90/10 % w/w Zn/CaCO3 concentration ratio. Aluminum nozzles with conical section were coupled to these propellant pellets. A comparative study of the variation of C m using nozzles of different inlet and outlet diameters of the ejected material as well as of different heights was made. The results demonstrate that for the pellet composition analyzed, as the nozzle’s height increases and its diameter decreases improvements up to 250 % respect to the target without nozzle are obtained. These are promising results for the potential development of laser ablation microthrusters.  相似文献   

20.
本文建立了多喷嘴喷雾场的三维物理数学模型,运用欧拉-拉格朗日法对多喷嘴下的喷雾场进行了详细数值模拟,得到了双喷嘴及三喷嘴情况下喷射入口压力和流量变化对喷雾场内雾滴索太尔直径和雾滴速度的影响规律;并通过与单喷嘴情况进行对比,给出了喷嘴数目对喷雾场内雾滴速度及粒径大小分布的影响。  相似文献   

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