摘要：采用数值模拟的手段 ,对压力恢复系统超声速扩散段三维流场进行研究。数值模拟使用 L U分解法和 NND差分格式求解全 Navier- Stokes方程 ,并加入了湍流模型。对得到的流场结构进行了分析 。

摘要：在气动和化学强激光器系统研制中,压力恢复系统扩压器设计技术研究具有重要的工程应用价值。介绍了常温空气介质情况下若干型式扩压器试验件的数值模拟和实验研究结果,针对扩压器扩张角大小、壁面之间加隔板和边界层吹气等因素对其扩压性能的影响作了对比分析。初步研究表明:激光器系统的光腔段和压力恢复系统扩压器采用较小扩张角,扩压器内腔宽度方向设置适当厚度的竖隔板,扩压器左右侧壁采用附面层吹气等措施能有效提高扩压器的扩压效率。而由于压力恢复系统扩压器宽高比很大,在扩压器内腔使用水平隔板对扩压效率没有明显提高,并且当扩压器扩张角度很小时,水平隔板反而降低了扩压器扩压效率。

摘要：通过求解由S-A一方程湍流模式封闭的三维雷诺平均Navier-Stokes方程,采用有限体积方法对激光器压力恢复系统变截面扩压器常温状态下的三维流场进行了数值模拟。数值计算和实验符合良好,较好模拟了扩压器中由激波/边界层干扰诱导的复杂流场的流场特性并再现了流场中的"激波串"和"伪激波"现象。本文对激波串的形成机理进行了分析,发现了几种变截面扩压器特有的激波串结构,并研究了扩压器扩张角对扩压效率的影响。

摘要：在与高能化学激光器配套的引射式压力恢复系统中 ,引射器作为一个关键部件 ,其工作效率对于整套系统有很大影响。本文结合工程实际 ,对引射器工作效率的工程计算方法进行了较为深入的研究 ,提出了合理假设。计算采用守恒方程组 ,考虑了在热力学特性上 ,引射气体和被引射气体有较大差别的实际情况 ,按照工程设计的要求 ,对引射器的工作效率进行了计算。通过对多组参数的计算和分析 ,得出了有关参数对引射器工作效率的影响规律。计算结果表明 :引射气体和被引射气体的速度参数、总压和环境压力的调整对于引射器的工作效率有着较大的影响。

摘要：对氧碘化学激光(COIL)系统的喷管和扩压器进行了3维数值模拟,对比分析了几种喷管和扩压器的设计方案,计算了从光腔入口到扩压器出口的气动力学过程。光腔内主副气流借助翼片辅助方法实现充分混合,翼片长0.77 cm,宽0.254 cm,满足气流混合要求。扩压器是1/4结构,即计算区域为入口截面高30mm、宽60 mm的长方型,之后等截面延续500 mm,然后宽度仍然不变,高度以4°角扩张,延续700 mm,最终的出口截面高度为79 mm。采用空气入射,入口处(光腔出口)马赫数3.2,静压1232 Pa,温度110 K;计算得到出口处总压13300 Pa,总温300 K。结果表明:出口静压超出入口静压近10倍,该扩压器很好地起到了压力恢复的作用,而总压下降到1/4.5左右(从60648 Pa到13300 Pa),从而能够减轻后续的引射器的工作压力。利用高光腔压力设计可以减少一级引射器,达到整个系统小型化设计的目的。

摘要：为了提高引射式压力恢复系统振动抑制性能,减小本系统振动对其他系统的影响,分析了系统的振动特性和振型,建立了系统振动力和主振型数学模型,利用时域信号取均方根方法测试了系统3个支座动态振动力,振动力沿气流方向逐渐减小。采用被动控制振动抑制技术,根据振动力设计制作了减振器,研究了橡胶块与金属弹簧并联再加配重以及橡胶块加配重2种减振器模型的减振效果。结果表明:橡胶块与金属弹簧并联、加配重45.2kg的减振器模型减振效果好,当控制点输入加速度为5 g时,减振效果最佳。激励强度大小、弹簧刚度和阻尼等参数的优化能够提高减振器的减振性能。

摘要：为提高压力恢复系统效率,设计并制造了一台高翅管换热器。采用滚扎而成的整体式螺旋高翅片管,代替套片式圆形普通翅片管,翅片管材料为紫铜,管束按等腰三角形叉排布置,管内强制水冷。测试了高翅管换热器的阻力特性,对比分析了加入换热器前后压力恢复系统性能的变化。结果表明:随着背压的提高,该换热器流阻逐渐降低,当背压达到9.366kPa时,换热器流阻为0.133kPa,仅占换热器入口激光尾气压力的1.4%;与不加换热器相比,加入高翅管换热器后的引射器混合室入口压力降低了12.95%,压力恢复系统的效率得到了提高。

摘要：引射式压力恢复系统是化学激光系统应用中的一个重要组成部分,为了提高引射器引射效率,减小整个系统尺寸,可以采用主动降低光腔出口气流温度的方法。通过数值模拟,开展了用热交换器降低光腔出口气流温度的研究。给出了混合气体的热物理性质、热交换器建模方法及数值模拟条件,比较了不同条件下热交换器性能的差异,发现由于出口气流密度很低,热交换器的总传热系数、压力损失比常规条件下有较大幅度的减小。此时适当增大椭圆管尺寸,采用高翅片换热管,可以有效地提高热交换器的换热能力。

摘要：采用1维处理方法,建立了便于设计人员使用的等压混合引射器性能计算分析与工程设计方法,并详细分析了等压混合引射器各主要参数对性能的影响。该分析方法基于气体焓的变化,因此可应用于各种引射气体与被引射气体。为了控制尺寸,还首次将多喷嘴引射方式与等压混合结合起来。实验结果验证了等压混合引射器性能计算分析与工程设计方法的可靠性以及多喷嘴引射方式应用于等压混合引射器的可行性。

摘要：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。