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Numerical study on the performance of nozzle flow for supersonic chemical oxygen-iodine lasers 被引量:1
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作者 Zongmin Hu Junming Lā +2 位作者 Zonglin Jiang Rho-Shin Myong Tae-Hwan Cho 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第2期133-142,共10页
Laser performance is greatly dependent on its operating conditions due to the strong coupling among multi- physics such as gas-dynamics, chemical reaction kinetics and optics in the mixing nozzle of COIL. In this pape... Laser performance is greatly dependent on its operating conditions due to the strong coupling among multi- physics such as gas-dynamics, chemical reaction kinetics and optics in the mixing nozzle of COIL. In this paper, 3D CFD technology is used to simulate the mixing and reactive flow of subsonic cross jet scheme at different conditions. Results obtained show that the jet penetration depth plays a dominant role in the spatial distribution of small signal gains. In the case of over-penetration, unsteady flow structures are induced by impinging between the opposing jets. The optimum spatial distribution of the chemical performance cannot be obtained even if the full penetration condition is achieved through the subsonic transverse jet mixing scheme in the COIL nozzle flow. 展开更多
关键词 Chemical oxygen-iodine laser (COIL) Numerical simulation small signal gains Unsteady structures
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大口径N41型激光钕玻璃的小信号增益 被引量:3
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作者 温磊 陈林 +2 位作者 陈伟 胡丽丽 吴谊群 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2925-2930,共6页
比较了国内外高功率激光钕玻璃的主要性质及发展状态,重点分析了中国科学院上海光学精密机械研究所近年来研制的大口径N41型激光钕玻璃的物理性能及其在400mm口径片状放大器系统中的增益特性。利用优化片状放大器技术方案,测定了N41钕... 比较了国内外高功率激光钕玻璃的主要性质及发展状态,重点分析了中国科学院上海光学精密机械研究所近年来研制的大口径N41型激光钕玻璃的物理性能及其在400mm口径片状放大器系统中的增益特性。利用优化片状放大器技术方案,测定了N41钕玻璃与N31~42钕玻璃的小信号净增益系数和大口径增益均匀性。实验显示,在相同测试条件下,N41型钕玻璃的某些关键性能参数优于N31型钕玻璃;在相同抽运条件下,N41钕玻璃和N31钕玻璃的平均小信号净增益系数分别达到5.3%和5.16%,远优于神光-Ⅲ主机N31~35钕玻璃的在线测试结果;385mm口径内N41钕玻璃增益均匀性为1.085∶1,N41钕玻璃的包边性能满足装置使用要求。结果表明:新型N41钕玻璃的增益性能较N31钕玻璃有了显著提升,在放大器结构优化的条件下,可满足下一代ICF激光驱动系统的需求。 展开更多
关键词 激光聚变 激光材料 N41钕玻璃 增益性能 小信号增益系数
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低温Yb:YAG放大器增益与热畸变特性实验研究 被引量:3
3
作者 蒋新颖 王振国 +3 位作者 郑建刚 严雄伟 李明中 田晓琳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期33-36,共4页
为了研究低温条件下Yb:YAG放大器的增益和热特性,搭建了一套液氮冷却的低温放大器,开展了实验研究。测量了不同泵浦强度下的小信号增益以及低温和常温下的介质热致波前畸变。结果表明:低温条件下,可以用更少的泵浦能量得到高于常温的增... 为了研究低温条件下Yb:YAG放大器的增益和热特性,搭建了一套液氮冷却的低温放大器,开展了实验研究。测量了不同泵浦强度下的小信号增益以及低温和常温下的介质热致波前畸变。结果表明:低温条件下,可以用更少的泵浦能量得到高于常温的增益;常温下泵浦电流200A、脉冲宽度1200μs的小信号增益为1.59;低温下泵浦电流200A、脉冲宽度400μs的小信号增益为1.82,光光效率显著提高。自发辐射放大(ASE)问题在低温下更加显著,采用短脉冲泵浦有利于降低ASE的影响。低温的热管理效果较常温有显著提高,可以在更高的平均功率下运行。 展开更多
关键词 激光放大器 小信号增益 低温激光器 热畸变
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EDFA增益谱的精确测量 被引量:4
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作者 冯建和 纪越峰 管克俭 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期543-545,共3页
本文设计一种精确测量 EDFA增益谱方法 ,按照这种方法 ,不需要考虑 EDFA的内部结构 ,使用较小功率的宽光谱光源和任意波长的激光器 ,能够较简便精确测量
关键词 EDFA 小信号增益谱 DFB激光器 宽光源 测量方法 波分复用光通信
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氧碘化学激光器超声速段射流工作方式性能的数值研究 被引量:4
5
作者 吕俊明 胡宗民 +1 位作者 王春 姜宗林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1305-1309,共5页
氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维计算流体动力学技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程对简化的氧碘... 氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维计算流体动力学技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程对简化的氧碘化学激光RADICL模型进行数值模拟与分析,结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型,对COIL超声速段射流情况下喷管内的流动及混合情况,尤其是产率、分解率、泵浦率和小信号增益系数的细致3维空间分布进行研究。结果证明超声速段进行射流有利于提高COIL的性能表现,可以充分利用高增益区,光腔位置增益可以达到0.012 cm-1,与亚声速段射流相比总压恢复性能提高,混合有待加强。 展开更多
关键词 氧碘化学激光 超声速段射流 增益系数 混合效率 总压恢复
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超音速化学氧碘激光器内流动与光能提取耦合仿真 被引量:4
6
作者 吴克难 贾淑芹 +1 位作者 怀英 金玉奇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2005-2010,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 耦合计算 化学氧碘激光 化学反应流场 波动方程 增益
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COIL基于小信号增益系数的最佳流量配比选择 被引量:4
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作者 吕俊明 王春 姜宗林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1593-1596,共4页
氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,结合10种组分和21个基元... 氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型在亚声速段横向射流情况下,不同的主副流流量配比对小信号增益系数的影响情况进行了比较与分析。结果证明:过高或过低的碘分子浓度均不利于产生合理的小信号增益系数;存在最佳流量配比使小信号增益系数得到显著提高且分布均匀。 展开更多
关键词 氧碘化学激光器 横向射流 流量配比 增益系数 方差
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用于惯性约束核聚变激光驱动器的激光二极管抽运Nd,Y:CaF_2激光放大器的实验研究 被引量:2
8
作者 唐熊忻 邱基斯 +4 位作者 樊仲维 王昊成 刘悦亮 刘昊 苏良碧 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第20期108-112,共5页
对Nd,Y:CaF_2晶体作为激光放大器的增益介质进行了报道.研制了一台采用激光二极管面阵五向水平侧面抽运Ф5 mm×70 mm Nd,Y:CaF_2的激光放大器,对其进行了实验研究.测量了Nd,Y:CaF_2晶体的吸收谱、发射谱、以及放大器的荧光分布.在... 对Nd,Y:CaF_2晶体作为激光放大器的增益介质进行了报道.研制了一台采用激光二极管面阵五向水平侧面抽运Ф5 mm×70 mm Nd,Y:CaF_2的激光放大器,对其进行了实验研究.测量了Nd,Y:CaF_2晶体的吸收谱、发射谱、以及放大器的荧光分布.在相同的抽运功率下,测量了Nd,Y:CaF_2与Nd:Glass放大器分别工作在10 Hz和1 Hz重复频率时的小信号增益,在抽运功率为9.63 kW时,Nd,Y:CaF_2放大器的小信号增益达6.12,为Nd:Glass的1.5倍.与Nd:Glass相比,Nd,Y:CaF_2晶体的重复工作频率不仅大大提高,而且增益性能也更强.测量了种子光和经Nd,Y:CaF_2放大器后的光谱,能量放大前后光谱几乎无变化. 展开更多
关键词 激光放大器 侧面抽运 小信号增益 ND Y:CaF2
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亚声速段横向射流对Coil性能影响的数值研究 被引量:4
9
作者 吕俊明 胡宗民 姜宗林 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期414-420,共7页
在化学氧碘激光的混合喷管内发生的是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响.利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RAD... 在化学氧碘激光的混合喷管内发生的是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响.利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型进行数值模拟与分析,对COIL的气动和增益特性进行探讨.在不同的射流穿透条件下,计算COIL混合喷管中的混合与化学反应过程,发现穿透深度决定了增益的分布特性以及过度穿透条件下的非定常结构. 展开更多
关键词 COIL 横向射流 穿透 增益 非定常结构 总压恢复
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DF化学激光器反应动力学模型的简化及其有效性分析 被引量:4
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作者 邵艳 周进 +1 位作者 赖林 雷静 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期115-119,共5页
DF化学激光器涉及到多组分的高速化学反应流,组分、反应方程、速率常数的选择对计算结果有着重要影响。通过对DF化学激光器反应动力学模型的讨论,给出了简化模型的依据,并且分别运用几组简化反应模型进行数值模拟,分析与完全反应模型相... DF化学激光器涉及到多组分的高速化学反应流,组分、反应方程、速率常数的选择对计算结果有着重要影响。通过对DF化学激光器反应动力学模型的讨论,给出了简化模型的依据,并且分别运用几组简化反应模型进行数值模拟,分析与完全反应模型相比,简化对激光器小信号增益系数和DF激发态分子空间分布的影响。推荐了一个针对(NF3+H2+He)/D2燃料体系,DF化学激光器"冷反应"系统的11组分23方程简化模型,在很大程度上减少了计算量,有利于反应流场数值仿真的编程实现。 展开更多
关键词 氟氘化学激光器 小信号增益系数 化学反应动力学
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连续波氧碘化学激光器小信号增益的测量 被引量:1
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作者 孙以珠 桑凤亭 +3 位作者 李富岭 多丽萍 詹际平 庄琦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1993年第4期485-488,共4页
描述了利用脉冲光解碘原子激光器作为探测激光器测量连续波氧碘化学激光器小信号增益的方法与装置,给出了增益的测量结果,对实验结果和误差作了简单讨论。
关键词 小信号增益 氧碘激光器 增益 测量
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稀释气对COIL输出功率的影响 被引量:1
12
作者 徐明秀 桑凤亭 +2 位作者 陈方 金玉奇 房本杰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1837-1840,共4页
研究了稀释气进气位置、稀释比以及氮气、二氧化碳、氩气作为稀释气对kW级立式N2-COIL输出功率的影响。结果表明:主稀释气从发生器进入,有利于输出功率的提高;从发生器出口进入,有利于激光器的稳定。采用不同的稀释气时,输出功率有很大... 研究了稀释气进气位置、稀释比以及氮气、二氧化碳、氩气作为稀释气对kW级立式N2-COIL输出功率的影响。结果表明:主稀释气从发生器进入,有利于输出功率的提高;从发生器出口进入,有利于激光器的稳定。采用不同的稀释气时,输出功率有很大的不同,但是随着稀释比的变化趋势几乎相同。以Ar作为稀释气可以降低超音速段的温度,提高小信号增益系数;据此优化设计激光器,可以提高激光器的输出功率和化学效率。以CO2气体为稀释气的激光器在低温吸附方面却有着极大的吸引力。对于不同的实验目的和要求,应该选择不同的气体作为稀释气,充分利用气体自身的优势。 展开更多
关键词 氧碘化学激光 稀释气 氮气 二氧化碳 氩气 输出功率 小信号增益系数
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固定夹角反射镜扫描化学激光器小信号增益测量装置 被引量:2
13
作者 张鹏 袁圣付 +1 位作者 王红岩 刘泽金 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1013-1015,共3页
推导了一种新型1维快速扫描组件———固定夹角反射镜的原理,计算出了其对应于典型扫描距离10cm和6cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置,该装置尺寸较小,使用比较方便,可以满... 推导了一种新型1维快速扫描组件———固定夹角反射镜的原理,计算出了其对应于典型扫描距离10cm和6cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置,该装置尺寸较小,使用比较方便,可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要,且对其扫描组件进行相应的改进,也可用于气动CO2激光器和COIL小信号增益系数的研究。 展开更多
关键词 化学激光器 小信号增益系数 反射镜扫描
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高马赫数高压力的氧碘化学激光器阵列喷管的数值模拟 被引量:1
14
作者 刘卫红 刘万发 +1 位作者 黄为民 陈晓明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1147-1152,共6页
采用计算流体力学方法,研究了以氮气为载气的新型高总压氧碘化学激光器(COIL)阵列喷管。模拟结果表明:采用高马赫数的氮气流引射低马赫数的氧气流,可以提高光腔出口的驻点压力;高超声速的氮气与声速的氧气混合较慢,在喷管出口安装翼片... 采用计算流体力学方法,研究了以氮气为载气的新型高总压氧碘化学激光器(COIL)阵列喷管。模拟结果表明:采用高马赫数的氮气流引射低马赫数的氧气流,可以提高光腔出口的驻点压力;高超声速的氮气与声速的氧气混合较慢,在喷管出口安装翼片有利于增强气流混合;喷管出口安装大翼片,翼片诱导的横向涡可以到达氮喷管的中心,光腔内混合比较充分。通过采用10组分21反应的化学反应模型,模拟了阵列喷管内多组分气体的混合和化学反应过程。模拟结果表明:光腔内生成了激发态碘原子和基态碘原子,光腔中获得了正增益,而且光腔出口的总压也由2.6 kPa提升至28.9 kPa。 展开更多
关键词 阵列喷管 化学氧碘激光器 化学反应 数值模拟 增益
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化学氧碘激光器内流场亚跨超音速混合的大涡模拟研究 被引量:1
15
作者 怀英 贾淑芹 金玉奇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期977-981,共5页
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... 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%。 展开更多
关键词 大涡模拟 混合度 超音速化学流场 小信号增益 化学氧碘激光
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使用可调谐LD激光作探针测量泛频HF化学激光器小信号增益 被引量:1
16
作者 杨经国 叶茂 +6 位作者 杨昌黎 陈小波 靳丽红 刘冬燕 杨卫东 宋影松 金行星 《激光杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期13-14,共2页
发展了一种使用可调谐LD激光为探针直接测量HF激光器小信号增益的方法。以计算机程控步进电机驱动LD激光器波长扫描,测量进入HF激光反应室和从反应室出射的探针光功率,并依此计算HF激光器小信号增益系数。实测HF激光器小... 发展了一种使用可调谐LD激光为探针直接测量HF激光器小信号增益的方法。以计算机程控步进电机驱动LD激光器波长扫描,测量进入HF激光反应室和从反应室出射的探针光功率,并依此计算HF激光器小信号增益系数。实测HF激光器小信号增益系数最大值约5×10- 3cm -1 ,增益- 波长半宽度约1-5nm ,增益时间半宽度0-5s。对测量方法结果进行了讨论。 展开更多
关键词 化学激光器 小信号增益 可调谐LD激光器 探针
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主流无载气N_2-氧碘化学激光配气方式的数值优化 被引量:1
17
作者 吕俊明 姜宗林 +1 位作者 袁湘江 王强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1875-1880,共6页
针对主流无载气、副流以氮气为载气的氧碘化学激光(COIL),应用求解3维多组分化学反应流方程的数值方法,对流场和物理化学的耦合过程进行细致研究,对副流载气变化带来的问题及性能提升的手段、特别是合理的配气方式进行深入分析。结果表... 针对主流无载气、副流以氮气为载气的氧碘化学激光(COIL),应用求解3维多组分化学反应流方程的数值方法,对流场和物理化学的耦合过程进行细致研究,对副流载气变化带来的问题及性能提升的手段、特别是合理的配气方式进行深入分析。结果表明:传统的在亚声速段进行喷流的配气方式不适用于主流无载气N2-COIL系统,必须采用超声速段射流方式;合理的流量配比条件下,超声速段射流方式COIL光腔位置处增益可达1.5%cm-1;N2-COIL流场边界层厚度明显减小,拓宽了增益的有效分布区域。 展开更多
关键词 氧碘化学激光 主流无载气 氮气 增益系数 超声速段射流 边界层
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氮稀释气体氧碘化学激光3维喷管流动模拟 被引量:1
18
作者 薛社生 李守先 束小建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期386-390,共5页
应用改进的3维化学反应流程序,对基于RADICL装置、以氮气为稀释气体的化学氧碘激光喷管流动做了数值模拟。给出了达到合适副气流穿深的主副气流匹配条件,考虑了提高水汽流量、改变主副气流总温对增益系数的影响,比较了与以氦气为稀释气... 应用改进的3维化学反应流程序,对基于RADICL装置、以氮气为稀释气体的化学氧碘激光喷管流动做了数值模拟。给出了达到合适副气流穿深的主副气流匹配条件,考虑了提高水汽流量、改变主副气流总温对增益系数的影响,比较了与以氦气为稀释气体的不同特点。结果发现:氮气作为稀释气体条件下,混合气体的流速低,静压大,在亚声速区驻留时间长,碘分子离解快,使得增益系数峰值增大,且下降快。模拟结果提示:改变喷管结构,将副气流喷孔下移,增益分布得到了改善。 展开更多
关键词 氧碘化学激光 氮稀释气体 数值模拟 增益分布 喷管
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气动激光器喷管非平衡流2维数值仿真 被引量:1
19
作者 赖林 周进 +1 位作者 雷静 邵艳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期959-962,共4页
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.V... 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。 展开更多
关键词 气动激光器 小信号增益 非平衡流场 数值仿真
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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 被引量:1
20
作者 赖林 赵玉新 +1 位作者 邵艳 周进 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2287-2291,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 气动激光器 ALN方法 喷管型面设计 小信号增益场仿真
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