用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场

用计算流体动力学(CFD)软件 FLUENT,数值研究化学氧碘激光喷管形线,碘喷孔位置, 副流入口压力,O2(1Δ)初始产额,水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响;并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟,计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致。

超音速化学氧碘激光器内流动与光能提取耦合仿真

针对超音速化学氧碘激光器,实现了包含化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真。完善了流体力学计算与波动光学计算的耦合方法,解决了耦合计算中各物理参量有效传递及收敛判据选取等问题,根据具体的激光器参数,完成了耦合仿真。耦合计算体现了腔内光场与包含化学反应的超音速流场相互作用的机制,能够反映出有源腔中振荡光场的衍射和光能提取对流场所带来的影响,计算结果包含激光器流动过程、化学过程及光学过程的诸多工作参量。

连续波化学氧碘激光器的发展及应用

简要阐述了连续波化学氧碘激光器的运转机理,介绍了它的发展过程和应用前景,并指出了今后发展的方向.

化学氧碘激光器尾气主动冷却技术试验

使用主动冷却技术降低化学氧碘激光器(COIL)尾气的温度,是提高引射式压力恢复系统引射效率的一项关键技术。采用理论计算和数值模拟的方法,得出了满足技术指标要求的冷却器系统设计参数,并研制了一套以管翅式热交换器、液氮循环汽化提供制冷量的COIL尾气主动冷却试验装置。与激光器的对接试验结果表明,在COIL出光60s试验中,热交换器可以使尾气温度从590K降低到160K,出口截面温度不均匀度小于21K,经过热交换器的气流总压损失小于100Pa。

超音速化学氧碘激光器光腔扩张角

在超音速化学氧碘激光器的设计中,为了削弱光腔部分的化学反应放热对激光器出光的负面效应,在光腔部分通常加入一扩张角。为了研究这一扩张角对激光器内流场的作用,根据kW级超音速化学氧碘激光器的实验平台,数值模拟了激光器内超音速混合喷管至光腔部分的流动过程,解析了光腔扩张角对内流场的流动参量和化学增益的影响,从维持压强和温度稳定性方面比对分析了不同扩张角度的性能,并探索了喷管高度和扩张角之间的规律。结果表明:此kW级超音速化学氧碘激光器的合理光扩张角度为4.5°。

化学氧碘激光远场发散角时间分辨测量

介绍一种高功率激光远场发散角时间分辩测量的实验装置，对千瓦级连续氧碘激光的远场发散角进行了测量，给出了实验结果。

化学氧碘激光器内流场亚跨超音速混合的大涡模拟研究

利用大涡模拟对化学氧碘激光器内的亚跨超音速混合过程进行模拟分析,其结果表明了大涡模拟对这种低压、低密度、亚跨超音速及夹杂多种介质的化学流场的可执行性。与传统的雷诺平均仿真结果相比较,大涡模拟能掌握更多的流场细节数据,能够对混合过程进行精准地判断和分析。在此基础上,提出了碘流反向45°入流的设计方案以增强混合程度,计算表明采用此种方案在相应出光面上平均小信号增益系数提高了5%。

连续波化学氧碘激光器中O_2（~1Δg）－Ⅰ传能平衡时间的近似表述

本文通在简化的化学反应动力学模型，对Ｏ２（１Δｇ）－Ⅰ传能动力学过程进行了分析，得到了Ｏ２（１Δｇ）－Ⅰ之间传能平衡特征时间的近似表述，并估计了在总氧压力为１ｔｏｒｒ的工作条件下，Ｏ２（１Δｇ）－Ⅰ传能平衡时间大约为０．４１～０．８８μｓ，其结果与考虑了１８个各种主要动力学过程的数值计算结果（０．５～１．０μｓ）基本一致。

化学氧碘激光器(COIL)的研究进展

化学氧碘激光器(COIL)作为继HF/DF化学激光器以后的第二代气流化学激光器具有诸多优点,如比第一代更短的波长和更高的光纤传输效率,因而在军事、工业和医疗等许多领域都有重要的应用,在过去的十多年来得到了各国专家的普遍重视。本文将对化学氧碘激光器几十年的发展进行一定回顾和分析,并在此基础上对其未来的发展和所面临的技术挑战进行了探讨。

对化学氧碘激光器中O_2(~1Δg)气相传输温度的研究

本文在对O2 (1 Δg)最佳气相传输温度计算的分析基础上 ,从防止O2 (1 Δg)在经过渡段的淬灭、气流温度对氧碘混合程度和对氧碘化学反应效率的影响三个方面进行了讨论 ,指出了获得最佳O2 (1 Δg)气相传输温度的途径。

化学反应与饱和模型对化学氧碘激光性能的影响

将速率方程(RE)模型与化学动力学模型相结合,讨论了增益饱和模型与化学反应系统对COIL性能的影响。流动为预混的一维模型,考虑了10种成分和21个化学反应,分析计算了未分解碘分子,激发态氧产率,水含量以及温度等因素对COIL性能的影响。计算结果表明,碘流量过多,混合和反应过程中消耗大量能量;碘流量过低,导致粒子数反转和增益过低,对于能量的提取不利。

化学氧碘激光器的化学效率以及碘原子多次参与激光作用的现象及其理论分析

本文通过对ＣＯＩＬ各系统评价参数的分析，得到了化学效率依赖于Ｏ２（１△ｇ）百分含量的上限表达式，并通过对不同工作条件下亚音速运转的ＣＯＩＬ实验数据的综合分析，得到了化学效率ηｃ的经验公式。进一步通过作为激活介质的激发态碘原子Ｉ＊的能量转化效率的定义，首次证明了在ＣＯＩＬ中，碘原子多次参与激光作用的现象，并对此作了初步的理论分析。

化学氧碘激光器中O2（^1△g）的气相传输规律

本文通过对Ｏ２（１△ｇ）气相传输动力学的分析，得到了Ｏ２（１△ｇ）的气相传输规律，并进一步对Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ、Ｔａｋｅｈｉｓａ等人的实验结果进行了分析，得到了统一的结论。

化学氧碘激光器中O2（^1Δg）气相传输的最佳温度环境

本文采用简化的动力学过程描述化学氧碘激光器中储能体Ｏ２（１Δｇ）的气相传输行为，讨论了Ｏ２（１Δｇ）气相传输的最佳温度环境，结果表明，当传输通道温度约为－２３℃时，Ｏ２（１Δｇ）处于最佳传输环境．进一步讨论了除水冷阱的温度限定条件。

化学氧碘激光器的BHP配制及稳定操作

作为化学氧碘激光器（ＣＯＩＬ）的能量来源，Ｏ２（１Δ）发生器（ＳＯＧ）工作状态直接影响ＣＯＩＬ的工作性能，而碱性过氧化氢溶液的稳定与否又影响ＳＯＧ的工作状态。通过对转盘式ＳＯＧ实验中ＢＨＰ配制及稳定操作的系统研究，提出了造成ＢＨＰ溶液不稳定的几种原因及相关的解决方法。

化学氧碘激光器的诊断

将化学氧碘激光器（ＣＯＩＬ）本身的诊断分述为流场特性诊断、气流混合诊断、增益介质诊断和光腔诊断，系统讨论了各种诊断的要求，并分别讨论了各种诊断的基本原理及方法。

化学氧碘激光器光腔边界层的被动控制方法实验

针对化学氧碘激光器(Chemical Oxygen-Iodine Laser,COIL)光腔内边界层的被动控制方法,设计了三种实验件。光腔的上下壁板是可拆卸的,可以更换不同的实验件,以此比较边界层的控制效果。实验结果表明:开槽板、主流引射缝和开孔板在对光腔边界层的控制上都取得了一定的效果,改善了光腔特别是光腔后半部分的压力分布。在一定范围内,增加边界层的抽气量,可以进一步减小边界层厚度,降低光腔压力,同时提高COIL出光功率,但是当抽气量过大时,反而会降低出光功率。三种实验件中,主流引射的方式对抽气量最敏感,当抽气量增加至5%时,COIL出光功率已经明显下降;开孔板对抽气量不太敏感,抽气量从1%增加至7%,对COIL出光功率的影响并不明显。

连续波化学氧碘激光器O_2（~1Δ_g）／Ⅰ_2最佳配比的理论分析与实验研究

通过对连续波ＣＯＩＬ小信号增益的分析得到，对连续波ＣＯＩＬ，Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２存在最佳配比；实验结果表明：Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２最佳配比约为５０～６０。通过建立一维预混模型，进一步研究了ＣＯＩＬ小信号增益以及—维空间分布依赖于Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２配比的变化规律，当ｇ＿ｍＬ＿ｅ值依赖于Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２配比（约４０～６０）而取极大值时，ＣＯＩＬ系统处于最佳工作状态。

日本化学氧碘激光器的发展

日本化学氧碘激光器的基本实验与理论研究开始于１９８１年，几年以后，工作集中在工业应用领域。用于材料加工的第一台商品化学氧碘激光于１９９２年完成，器件连续波输出功率１ＫＷ，一直成功地使用在钢铁切割上，用０．３ｍｍ芯径的石英光纤传输。

美国化学氧碘激光器的发展

这是一篇有关美国化学碘激光技术发展过程的综述，此项工作始于１９６０年，１９７７年随着空军武器实验室首次化学氧碘激光器振荡演示成功而达到高潮的关键技术发展。