DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量系数

对DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量进行了数值和理论计算,得出入口滞止压力在0.01～0.4MPa之间、喉道半高度在0.1～0.9mm之间的喷管的氘气,氢气和氦气质量流量系数,总结出质量流量系数随入口滞止压力和喉道高度的变化规律,并给出拟合公式,为副喷管的设计提供依据。

用LIIF法测量DF/HF化学激光器喷管混合性能的数值分析

激光诱导碘荧光(LIIF)是一种很好的流场测量技术,为了验证该方法测量化学激光器流场混合性能的精度,模拟得到连续波DF HF化学激光器的HYLTE喷管冷流场,并计算了用氦碘混合气体作为氧化剂流、用氦气作为燃料流的HYLTE喷管的流场。通过比较前一流场中的氟原子和后一流场中的碘分子的摩尔百分比分布情况得知,当作为氧化剂流的氦碘混合物中碘的质量百分比在54%左右时,用LIIF法测量DF HF化学激光器喷管的混合情况具有较高的精度。

DF/HF化学激光器关键技术研究状况评析

介绍了燃烧驱动连续波DF/HF化学激光器的基本结构和工作原理,通过对国内外1973年以来大量文献进行分类和总结,对化学动力学和喷管混合性能研究等关键技术展开了较详细的综述、分析。特别从理论模型、试验研究和数值模拟等3个方面对各国喷管混合性能方面的研究状况进行了较全面的归纳总结;指出了国内研究工作的不足之处以及该激光器相关关键技术的进一步发展方向。认为只要攻克这类关键技术,实现该激光器的高效性、紧凑化进而突破其作为战略武器的局限性,则该激光器仍然具有作为高能武器的优势。

连续波DF/HF化学激光器气膜冷却式喷管流场数值分析

在连续波DF/HF化学激光器主喷管收缩段采用气膜冷却方式,从3维离散小孔注入氦气射流以隔离壁面和主气流。通过对3种气膜孔排布方式下喷管内主气流状态进行数值模拟研究,分析氦气与主气流之间的相互作用,比较了不同方式下主气流氟原子冻结效率及壁面冷却效果。考虑到DF/HF化学激光器主喷管结构尺寸较小,采用适当间隔的单排圆孔注入是现实可行的,并有望达到较好的冷却保护效果,从而提高激光器运转效率。

连续波DF/HF化学激光器喷管中氟原子复合计算

氟原子是连续波DF/HF化学激光器泵浦反应的重要参与者,其浓度分布尤其直接影响冷反应型激光器的泵浦效率及激射强度。在参与反应之前,氟原子将受到三体复合和壁面复合因素的影响而部分复合为氟分子。研究该因素对氟原子浓度的影响对激光器的分析优化是十分重要的。已有一定的实验方法可对其浓度进行测量研究,并建立了理论模型描述。将其与计算流体力学方法相结合对氟原子分布进行计算,研究了该方法的有效性,并对不同收缩段型面下氟原子复合进行了计算研究。

放电引发的非链式脉冲HF化学激光器

将紫外光预电离横向放电技术用于激励脉冲HF化学激光器,得到了240mJ的脉冲能量,电效率为1.8%,并对相关电参量进行了测量,对气体混合比进行了优化.

放电引发的非链式脉冲HF化学激光器

将紫外光预电离横向放电技术用于激励脉冲HF化学激光器 ,得到了 2 40mJ的脉冲能量 ,电效率为 1 8% ,并对相关电参量进行了测量 。

CW DF/HF化学激光器性能与流场参数的相互关系

从增益系数、输出功率、激光效率的基本公式出发 ,得到了CWDF HF化学激光器性能对光腔中F和D2 H2反应区流场参数的依赖关系。利用数值模拟结果对该关系进行了验证。给出了提高CWDF HF化学激光器性能的F和D2 H2 反应区流场参数要求 ,为CWDF

100 Hz重复频率脉冲中红外HF化学激光器

基于自动紫外预电离的放电引发方式,研制出紧凑型闭环高重复频率非链式HF化学激光器。该激光器采用非对称电极结构,放电腔室的尺寸为12 mm×17 mm×460 mm。为了实现重复频率运行过程中放电区气体的快速置换,循环气体垂直于光轴流过放电区,气体流速约为9 m/s。当总气压为14 kPa时,在摩尔分数分别为92%和8%的SF_6和C_2H_6混合气体中,100 Hz重复频率脉冲HF激光器的输出功率为50 W。

连续波DF/HF化学激光器收缩段氦气膜注入式新型喷管的理论研究

连续波(CW)DF/HF化学激光器喷管中一般有近20%的氟原子复合为氟分子,这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素。尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位。通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不共明显。结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层,隔离氟原子气流与喷管壁面,实现降低氟原子损耗的目的,同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀。数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率。但注入的氦气将占据部分气流通道,影响主气流在喷管中的传输。在主气流属性保持不变的情况下,喷管出口平面(NEP)上氟原子绝对流率将下降。针对引入的不足,提出了几种改进方案。

CW—DF／HF化学激光器新型喷管气流掺混的数值模拟

针对HYLTE喷管的三维复杂外形,设计生成高效的计算网格.利用有限体积方法,通过求解带湍流模型的多组分混合气体N-S方程,建立了一套能对HYLTE喷管和光腔流场进行模拟的三维程序和方案.考虑到副喷管粘性边界层对喷管内流场的影响,喷管和光腔采用了一体化模拟,在不考虑化学反应的条件下,初步对HYLTE喷管和光腔"冷流场"进行了模拟.研究了喷管和光腔内的流场结构;氧化剂、燃料和稀释剂的掺混机理;喷管内的回流和气体分离等.所得到的冷流场结果可以作为反应流场模拟的初解,对程序进一步完善和反应动力学参数进行修改,可以模拟各种燃料体系和HF泛频激光的反应流场、小信号增益和FP腔的输出功率以及化学效率.(PC7)

DF／HF化学激光器狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计

针对现有大功率DF／HF化学激光器增益发生器存在的喷管喉道烧蚀问题，采用狭缝气膜冷却式喷管实现对喷管壁面和喉道的保护。通过对不同气膜流量下喷管中流场参数的变化进行数值模拟，分析出气膜对主气流流动的影响，并得到气膜、主气流的理论喉道宽度与喷管物理喉道宽度之间的经验关系式，这对于狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计具有指导意义。

用于泵浦非链式HF/DF化学激光器的重复频率电子束发生器研究(英文)

正在研究的1Hz重复频率电子束泵浦HF/DF化学激光器,预期产生的电子束能量为0.5MeV、束流强度为100kA、束流脉冲宽度为100ns。在该系统设计中,使用了一个脉冲变压器来对脉冲成形水线进行双共振充电。脉冲变压器的初级、次级电感与互感分别为331nH,26.5μH与1.9μH。脉冲成形线的电容、电感与阻抗分别为8.15nF,300nH与6.2Ω。脉冲成形线在1MV的峰值充电电压下的击穿因子为0.3。在3.3%的能量转换效率条件下,预期可以产生的HF/DF激光脉冲能量为250J以上。

连续波HF激光泵浦Fe^(2+):ZnSe激光器的可行性

针对目前Fe^(2+):ZnSe激光器缺乏有效的高功率泵浦源这一关键瓶颈,提出了采用连续波HF化学激光器泵浦Fe^(2+):ZnSe来实现4μm波段激光输出的技术路线,结合实验和理论手段考察了此技术路线的可行性。首次获得了由连续波HF化学激光泵浦的Fe^(2+):ZnSe激光器的W级激光输出,输出功率约为1.7 W,谱线峰值波长为4.18μm,出光时间约2 s。

化学激光在21世纪的发展和应用前景

激光是20世纪60年代物理学的一项重大成果,也是发展最迅速的一门高技术.今天已深入到科学技术、国民经济及社会生活的各个方面,并随着激光电子产品走入家庭.高强度的激光可用于产品工业加工、驱动核聚变甚至用作激光武器.激光使光谱学和化学获得了新的生命力,是研究微观动力学的有力手段.第三代化学激光武器的诞生,标志着激光技术的应用,尤其激光武器方面的应用,在21世纪将有更广阔的发展前景.

HF激光器腔内气动介质有序扰动的数值模拟

通过对化学激光器腔内介质不均匀性的分析指出 ,HF连续波化学激光器 (CWCL)腔内的气动介质的有序不均匀扰动将是影响输出光束质量的主要因素之一。利用建立的激光器腔内二维折射率分布模型对基频和泛频HFCWCL有无激射条件下腔内气动介质的有序分布进行了数值计算。分析比较了 3 Slot(3S)和 2 Slot(2S)喷管结构的激光器的性能和气动介质对光束质量的影响。数值模拟指出 ,在望远式非稳腔输出条件下 ,腔内 1m喷管阵列的气动介质有序不均匀扰动对光束质量的影响不大 ,但由于相位扰动的均方差将随喷管阵列长度的平方增大 ,对于HF泛频输出尤应重视。另外 ,3S在工作性能和光束质量方面均优于 2S。