JSOG中水蒸汽含量的模拟计算(英文)

氧碘化学激光 (简称 COIL )系统中 ,水是影响激光功率输出的最重要的原因之一。气流中的水不仅对激发态碘原子有严重的猝灭作用 ,另外对碘分子解离、超音速流动特性也有很坏的负面作用。单重态氧发生器的 BHP(Basic Hydrogen Per-oxide )溶液是最主要的水蒸汽源。利用传质模型对射流式单重态氧发生器 (简称 JSOG)中产生的水蒸汽进行了计算 ,所得的数值结果与实验测量结果基本相符。根据模拟结果 ,对发生器的设计及实验条件进行了优化。

射流式单重态氧发生器理论模型(英文)

射流式单重态氧发生器(JSOG)是化学氧碘激光器十分重要的能源部分,它主要是通过解气相、液相扩散方程来求解发生器出口的氯的利用率和单重态氧的产率。在实际工作中的射流发生器非常复杂,其扩散方程和边界条件为非线性,非齐次边界条件,非齐次泛定方程组,求解难度较大。通过边界条件,采用试探解的方法,解得氯、总氧、单重态氧的气相、液相扩散方程,得到了氯的利用率,及单重态氧产率的解析解,与实验结果基本相符。

冷射流方法脱除单重态氧气流中的水汽

为提高化学氧碘激光性能,分别使用-117℃乙醇、-110℃氟里昂和-45℃质量分数为50%过氧化氢冷射流进行单重态氧气流中的水汽脱除实验。实验结果表明:这3种冷射流的除水效果并不显著,乙醇基本上没有任何脱水效果,氟里昂和过氧化氢仅可以将水汽含量分别降低至原来的约1/5和1/4;乙醇和氟里昂因极易挥发而对气流产生严重干扰,并不适合用于除水;只有难挥发的过氧化氢才是合适的候选。

横向射流式单重态氧发生器的性能实验研究

对氧碘化学激光器的单重态氧发生器(SOG)进行了改进,采用横向射流方式,并对该横向射流式单重态氧发生器的性能进行了检测。实验中过氧化氢碱溶液温度控制在-16℃左右,氯气流量为530mmol/s,He与氯气的流量比为3;采用PS法测量单重态氧分子的产率,吸收法测量氯气的利用率和相对水含量。得出如下结论:在不使用冷阱和分离器的情况下,最高单重态氧分子产率达到58%,氯气利用率在80%以上,相对水含量小于等于0.5;气体达到最大流量时,发生器仍然能稳定地工作。

无稀释气立式氧碘化学激光器的设计与实验

分析了氧碘化学激光器(COIL)在无稀释气条件下工作所带来的一系列问题和对其性能的影响,并提出了相应的解决方法,进而对COIL结构和相关参数进行了有针对性的设计和实验研究。在氯气流量为117.6 mmol/s时,平均输出功率2.25 kW,化学效率达到21.1%,比功率0.22 J/g;分别以氦气和氮气为稀释气,对COIL进行了参数和实验数据比较。

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。

小型射流发生器的实验研究

通过对小型射流单重态氧发生器的稳定工作条件及射流板性能对发生器的性能影响的考察 。

射流式氧发生器的三维模拟研究

实现了对射流式氧发生器的三维仿真模拟,给出了氧发生器内部流场结构、各组分的分布状态等信息。研究了射流孔结构对氧发生器性能的影响。指出即便是具有相同比表面积的不同射流孔排布方式,也会对发生器性能产生影响。此外,逆向射流式氧发生器反应器中气体从双侧进入对于减小发生器对气体的阻力具有重要作用。