采用超音速低温喷管的小型连续波DF化学激光器性能分析

针对一台单喉道的小型连续波DF化学激光器设计指标与实验结果的差别 ,利用数值方法对不同条件的喷管光腔冷流场进行模拟和诊断 ,分析了光腔中的F原子质量百分比浓度、静压和静温分布以及反应流场小信号增益系数分布 ,并与实验光斑定性地进行了比较 ,取得与实验观察一致的结果 ,从而为该小型DF激光器的改进措施确定提供了理论依据。     

三喷管型连续波HF化学激光器性能的数值模拟研究

利用压缩比例（ｃｏｍｐｒｅｓｉｂｌｅｓｃａｌｉｎｇ）方法模拟了三喷管型连续波ＨＦ化学激光器的喷管流场和光腔流场，研究了气体组分质量流量对激光器性能的影响，给出了光腔流场中平均腔压、平均辐射强度的分布以及激光器功率、化学效率的变化规律     

连续波DF/HF化学激光器高超音速低温喷管混合性能的研究

高超音速低温(HYLTE)喷管是目前在燃烧驱动的连续波DF／HF化学激光器中广泛使用的一种喷管．为了掌握该喷管的混合性能，用激光诱导碘荧光(LIIF)法对实验室的单喉道小型燃烧驱动连续波DF／HF化学激光器的高超音速低温喷管的流场进行了测量。实验结果与理论研究一致，表明激光诱导碘荧光方法可以用于该种喷管混合性能的测量。     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟Monte Carlo方法的压力边界条件处理方法,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析.研究了两种构型的拉法尔喷管,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性,以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响.     

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 HF化学激光器喷管设计提供了依据     

径向三重流MOCVD反应器输运过程的数值模拟

对径向三重流MOCVD反应器的输运过程进行了二维数值模拟研究.在模拟计算中,分别改变反应腔几何尺寸、导流管位置、流量、压强、温度等条件,得到反应器流场、温场、浓度场的相应变化.根据对模拟结果的分析,发现反应腔内涡旋首先在流动的转折处产生,上下壁面温差的加大使涡旋增大,中管进口流量的增加对涡旋产生抑制作用,内管和外管流量的增加对涡旋产生扩大作用.得出输运过程的优化条件为:反应腔上下壁靠近,导流管水平延长,中管进口流量尽量大于内、外管流量,压强尽量低于105Pa,上下壁面温差尽量减小等.     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟MonteCarlo方法的压力边界条件处理方法 ,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管 ,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性 ,以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响     

DFHF化学激光器喷管流动数值模拟结果

模拟得到了喉部具有不同等截面段长度的二维喷管流场 ,指出了音速线随该长度的变化规律和等截面段最佳长度。模拟分析了三种不同方法设计的喷管流场和性能参数 ,结果表明新方法设计的喷管具有合适的横向速度 ,提高了喷管对F原子“冻结”效率、纵向速度等性能参数 ;能防止喷管内边界层分离和激波产生。并根据数值模拟得到的速度分布型计算了边界层位移厚度 ,讨论了DF HF激光器上述三种喷管内边界层发展规律。     

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟Monte Carlo方法的压力边界条件处理方法，并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管，对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性，以及在相同入口压力时真空压力条件和给定低压边界条件对流场的影响。     

三维壁面效应对微喷管性能影响的数值计算

以FLUENT6.1为工具进行并行计算,数值计算求解二维和三维稳态可压缩Navier-Stokes方程,模拟了三维壁面效应对扁平形状硅收缩-扩张微喷管内温度和压力的影响,进而研究了三维壁面效应对微喷管的流量系数和推力效率性能的影响。数值计算结果表明:对于喉部深宽比较小的扁平形微喷管,三维壁面效应较大,三维喷管内流体的速度小于相应的二维喷管内流体的速度,而三维喷管内流体的温度大于相应的二维喷管内流体的温度;二维数值计算的流量和推力均大于对应的三维数值计算结果,其差值随着喉部特征雷诺数的减小而增大。二维数值计算结果不能正确预测喷管出口实际流量和微推力。     

高功率激光片状放大器片腔内流场模拟及优化

片状放大器腔内钕玻璃表面的洁净度是保证放大器高工作性能和长寿命的关键指标,而合理的腔内流场分布是放大器保持腔内洁净的前提条件。运用计算流体力学方法,利用Fluent软件对纯氮气冲洗片状放大器过程中的腔内流场进行模拟,并在样机上验证了模型的有效性;通过调整放大器的进出气口结构及位置排布,获得了最佳的流场分布。实验结果表明,相比未优化放大器,优化后的放大器仅使用一半时间就可以达到相同的腔内洁净度等级,且钕玻璃表面洁净度更高。     

径向三重流MOCVD反应器输运过程的数值模拟

对径向三重流MOCVD反应器的输运过程进行了二维数值模拟研究．在模拟计算中，分别改变反应腔几何尺寸、导流管位置、流量、压强、温度等条件，得到反应器流场、温场、浓度场的相应变化．根据对模拟结果的分析，发现反应腔内涡旋首先在流动的转折处产生，上下壁面温差的加大使涡旋增大，中管进口流量的增加对涡旋产生抑制作用，内管和外管流量的增加对涡旋产生扩大作用．得出输运过程的优化条件为：反应腔上下壁靠近，导流管水平延长，中管进口流量尽量大于内、外管流量，压强尽量低于10.5Pa，上下壁面温差尽量减小等．     

DSMC方法在微小喷管流场模拟中的应用

利用DSMC方法对不同扩张比及喉部尺寸的轴对称拉伐尔喷管流动现象进行了模拟分析,模拟中采用与实际分子碰撞过程更为接近的内能松弛模型及CLL物面反射模型。研究结果表明不同的扩张比及喉部尺寸对喷管内的流场分布有较大影响,在同等条件下,喉部尺寸较大的微喷管性能要优于喉部尺寸小的喷管,扩张比为5的微喷管流场马赫数更高而壁面承受压力更低,有更好的性能。     

喷管结构对HF化学激光器性能的影响

利用有限差分方法对化学激光器的喷管及光腔流场进行了数值模拟，着重研究了喷管的几何结构对ＨＦ化学激光器性能的影响，计算结果表明，减少喷管喉部宽度，增加管的面积比，不仅有利于增强激光束的亮度，获得高功率高效率的激光辐射，而且对于化学激光器的腔压恢复也有积极作用，本文所得结果同样适用于ＤＦ化学激光器。     

主喷管总温对MGDL小信号增益系数的影响

在国内外数值模拟工作的基础上,建立了更加准确的"混合型气动CO2激光器(简称MGDL)"增益场计算程序。利用该程序,一方面研究了基于筛形喷管的混合型气动CO2激光器光腔中的小信号增益分布规律;另一方面着重研究了主喷管入口总温对基于筛形喷管的混合型气动CO2激光器小信号增益系数的影响规律。计算结果表明:当其他参数不变时,主喷管入口总温存在一个最佳值,使得光腔中的小信号增益系数最大;当主喷管入口总温小于这个最佳值时,随着主喷管入口总温的增加,光腔中相同位置处的小信号增益系数逐渐增大;当主喷管入口总温大于这个最佳值时,随着主喷管入口总温的增加,光腔中相同位置处的小信号增益系数逐渐减小。此外,分析了主喷管入口总温对小信号增益系数的影响机制。     

飞机发动机尾流流场数值模拟与红外特性计算

建立飞机尾喷管的三维几何模型,利用Fluent 6.3.26软件对喷管外的流场区域进行数值模拟,基于发动机完全燃烧假设得到尾焰流场温度、压强等流场数据。利用K-分布法计算尾焰气体辐射参数,采用反向蒙特卡洛法(RMC)对气体红外辐射特性进行了计算,最终获得尾焰的红外辐射图像。     

GaN-MOCVD系统反应室流场的数值仿真

针对某高校自主研发的120型GaN-MOCVD系统反应室的流场,进行了计算流体力学(CFD)数值模拟.在模拟过程中,讨论分析了运行参数和反应室结构尺寸的变化对反应室内流场、压力场和温度场的影响及对工艺条件的优化.模拟结果表明,数值仿真对MOCVD设备的结构设计及调试运行具有重要的指导和辅助作用.     

拉伐尔型微喷管流场的三维模拟

微喷管设计的优劣将直接影响到微型推进系统的设计及其性能好坏.运用DSMC(direct simulation Monte-Carlo)方法对三维微喷管进行管内气体流动模拟,并对不同蚀刻深度及不同雷诺数喷管进行了模拟分析,仿真中采用与实际分子碰撞过程更为接近的内能松弛模型及CLL物面反射模型.结果表明,三维微喷管推力性能随雷诺数的增加而增大,推力及推力效率随着喷管蚀刻深度的减少而降低,由于三维喷管侧壁附面层的影响,蚀刻深度大于3倍喉部尺寸,才能避免对喷管性能的影响.     

家用汽车座舱内流场的数值模拟分析

应用RNGk-a湍流模型,对家用小汽车车座舱内空气三维流场进行了数值模拟。分析了不同开窗模式下,对座舱内的气流场的影响,寻求一种最有利于消除车内污染物的通风方式。     

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。