收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

连续波HF化学激光器环柱型增益发生器研究

靳冬欢  
【摘要】:环柱型HF化学激光器是目前世界上连续波输出功率最高的激光器。环柱型增益发生器是环柱型化学激光器的核心部件。本文围绕环柱型增益发生器开展了数值模拟、理论设计和实验研究。 结合最小自由能法及质量流量守恒原则,推导了喷管喉道F原子摩尔流量面密度公式,给出了燃烧室的一维分析方法,对HF化学激光器燃烧室的NF3-D2-He体系的化学平衡组分进行了计算,研究了各输入气流的流量调节对燃烧室总温、总压、F原子产率等的影响。燃烧室压力的变化趋势与实验结果相同。利用环柱型增益发生器的三维数值模拟理论模型,对增益发生器中的分流管道、喷注器及燃烧室、主喷管、耦合段及光腔区的流场进行了三维的数值模拟研究。分析了单端、双端不同供气方式下热壁面对分流管道流场特性的影响。对环形与线形分流管道的进行了对比分析,发现支管分布在外侧圆弧上的环形分流管道的支管流量差异幅度最小,在均匀分配气流方面最具优势。结合旋涡耗散模型及Arrhenius化学反应速率系数来描述燃烧室内的化学反应,对燃料组合分别采用F-O-F、O-F-O的三股互击式喷注器及燃烧室的冷流场及有反应流场进行了三维的数值模拟研究。计算结果表明,对于一定的燃料配比和燃烧室特征长度,O-F-O的喷注方式可使燃烧室出口的F2解离度提高13.5%,实验结果也证实了这一结论。对不同收缩段线型的主喷管开展了数值计算,发现采用圆弧与直线的组合曲线设计的主喷管的气流总压损失略大一些,但在喷管出口处F原子的复合比例较低,且这种主喷管相对易于加工,可降低加工成本。在考虑燃烧室壁面热损耗的条件下,对环形HYLTE喷管的耦合段及光腔区的流场进行了三维的数值模拟研究,得出了光腔区小信号增益系数分布,光谱测量结果及移动光轴实验证实了计算模型的合理性。以上数值模拟结果为后续环柱型增益发生器的设计和实验提供了指导。 设计并搭建了1/4环柱型增益发生器的实验平台。给出了激光器各输入气流流量的计算方法。利用数值模拟方法研究了不同背压下文氏咀的流场特性,为合理设计文氏咀参数,准确监控文氏咀的工况提供了参考。对环形HYLTE喷管进行了合理的简化设计。确定了环形喷注器和环形HYLTE喷管的加工方案及工艺流程。 按设计流量进行了出光实验,功率计探测到的出光功率在60W左右。实验中测量了燃烧室温度及压力。与Alpha激光器HL911-3实验数据类似,燃烧室温度及压力都存在一个爬升段。静压的测量值与数值模拟的计算值差别在1%以内。环柱型增益发生器沿角向扩张的特点使得光腔区压力很低,仅为0.5kPa左右。流量调节实验发现后He流量改变时,激光器的功率变化及点火稳定性等明显优于主He流量改变的情况。为验证环柱状增益区的有效形成,对3对取光孔分别进行了出光实验,结果表明每对取光孔都有功率输出,证明设计完成的增益发生器运行正常,有效形成了环柱状增益区。各项实验数据表明:实验装置设计合理,工作参数运行正常,器件能够在高温、强腐蚀环境中保持良好的密封性能和力学性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 牛志峰;郭建增;任晓明;王振华;;大长宽比矩形有源非稳腔模式的数值模拟[J];强激光与粒子束;2011年07期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨岳衡;张宏福;谢烈文;刘颖;祁昌实;涂湘林;;华北克拉通中、新生代典型火山岩的岩石成因:Hf同位素新证据[A];中国科学院地质与地球物理研究所2006年论文摘要集[C];2007年
2 邵艳;周进;赖林;;超声速DF-CO_2转移型化学激光器的数值模拟[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
3 平劲松;;推进HF射电天文技术与观测应用[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年
4 于金标;李文煜;张煊喆;王红岩;张启鹏;;化学激光器小信号增益测量系统光路设计[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(下册)[C];2010年
5 闫宝珠;袁圣付;陈金宝;;连续波HF/DF化学激光器多色仪设计[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
6 袁圣付;华卫红;姜宗福;赵伊君;;用于连续波DF/HF化学激光器的新型喷管的设计和模拟[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
7 韩寿波;张义文;刘明东;;Hf含量对FGH4097粉末冶金高温合金PPB的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
8 杨岳衡;张宏福;刘颖;谢烈文;祁昌实;涂湘林;;地质样品的一次阴离子色谱法Hf分离及其MC-ICP-MS分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第二卷)[C];2008年
9 韦树峰;郭春林;;电流法测定HNO_3-27S中HF含量时的稳定性分析[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
10 李守先;陈云山;张本爱;;氟化氢泛频化学激光器及HYLTE喷管的数值模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 靳冬欢;连续波HF化学激光器环柱型增益发生器研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 闫宝珠;基区引射式连续波DF/HF化学激光器研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 邵艳;高超声速低温喷管横向射流混合反应机理的数值模拟和实验研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 刘文广;环柱型高能连续波HF化学激光器研究[D];国防科学技术大学;2004年
5 杨旭敏;新型Hf基高K栅介质薄膜的制备及性能的研究[D];苏州大学;2012年
6 徐万武;高性能、大压缩比化学激光器压力恢复系统研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
7 徐旺春;西藏冈底斯花岗岩类锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成的空间变化及其地质意义[D];中国地质大学;2010年
8 石宏新;双掺Hf:Fe:LiNbO_3晶体光折变性能及其光学相关识别应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王爱军;Ti-Al-(Zr,Hf)-N耐磨涂层的热力学及力学性质的第一原理计算[D];中南大学;2012年
10 黄飞;TiB_2陶瓷颗粒在HF和H_2O_2液体中组成、结构和性能演变规律的研究[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李斌;法向射流水冷镜结构设计与模拟验证[D];国防科学技术大学;2010年
2 贺国芬;低Hf含量地质样品中Lu-Hf同位素化学分离方法研究[D];西北大学;2010年
3 王飞鹏;~(178)Hf同核异能态的受激增强跃迁探讨及变形原子核的研究[D];东华理工大学;2012年
4 郑直;HF酸刻蚀熔石英材料研究[D];电子科技大学;2011年
5 于金标;连续波HF/DF化学激光器小信号增益测量系统研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 邹前进;连续波HF/DF化学激光器光谱时间空间分布测量及应用分析[D];国防科学技术大学;2011年
7 陈碧红;“HF外滩”商品房市场定位研究[D];中南大学;2010年
8 方恒;HF广告公司员工绩效考核体系再设计[D];郑州大学;2011年
9 姚红武;供应链管理环境下HF公司采购管理研究[D];电子科技大学;2009年
10 钱进;HF公司净月湾畔项目市场营销战略的研究[D];吉林大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 雷晓虹;HF乳化柴油第三次试生产圆满成功[N];长治日报;2011年
2 记者 崔燕;HF节能环保乳化油被推荐为高新技术产品[N];长治日报;2010年
3 记者 张海霞;HF节能环保柴油项目名列其中[N];长治日报;2011年
4 记者 张海霞;HF燃油乳化项目成功试产[N];长治日报;2010年
5 魏岳江史伟光;攻击卫星的“神秘闪光”[N];科技日报;2008年
6 通讯员 姜贵姣 陈芳;桐庐HF节油系列技术获奖[N];浙江日报;2010年
7 记者 徐志良;HF节能环保燃油乳化项目落户长治[N];长治日报;2010年
8 记者 袁宝华 通讯员 武朝晖;HF节能环保燃油乳化项目落户长治[N];山西经济日报;2010年
9 本报专稿 吴强;美新型激光武器要当舰队“保护伞”[N];世界报;2006年
10 春晓;“点杀”:解析美机载激光武器[N];中国国防报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978