激光切割气体出口马赫数对马赫盘的影响

建立了自由射流模型,采用了可压缩流体轴对称N-S方程和RNG k-ε模型,重点分析了出流为欠膨胀波时的马赫盘(MSD)结构.对出口静压为6.145×105Pa的自由喷射外流场进行数值仿真,描述了不同出口马赫数时的射流场结构,分析了马赫盘与喷嘴出口马赫数之间的关系,揭示了随着出口马赫数的增加,马赫盘的宽度呈现出收敛趋势,表明超音速喷嘴设计在保证常用工作压力时不出现过膨胀的情况下应适当提高出口马赫数.揭示了实际切割过程中,随着出口马赫数不断增大,马赫盘将收敛于一固定位置.对求解模型进行流场可视化对比验证,证明了仿真结果的准确性和结论分析的有效性.     

激光切割中的超声速喷嘴辅助气体流场分析与结构改进

激光切割过程的实现是高能激光束与辅助气体相互作用的结果,喷嘴内部形状及其产生的流场特征是影响激光切割质量和效率的关键因素之一。根据可压缩流体轴对称N-S方程,采用结构网格和二阶精度的有限体积法,分析激光切割的超声速喷嘴辅助气体射流场结构与喷嘴喉部转角的关系,以及研究发散段长度对流场状态参数的影响规律,通过合理规划喉部转角与发散段长度,采用小斜线段代替复杂曲线,简化超声速喷嘴的结构。仿真结果表明,该结构喷嘴可以获得合理辅助气体出口参数与动力学性能良好的射流场结构。     

激光切割中的简易超音速喷嘴辅助气体流场分析与结构优化

分析了激光切割的简易折线结构超音速喷嘴辅助气体射流场结构与喷嘴喉部转角的关系,以及发散段长度对流场状态参数的影响规律,通过合理规划发散段直线的长度,使简易折线结构的超音速喷嘴能够获得均匀的流场结构与最佳的动力学特性.最后仿真结果验证优化后的喷嘴可以获得合理辅助气体出口参数与动力学性能良好的射流场结构.     

面向非合作目标的大动态范围激光测距系统

在对空间的非合作目标进行脉冲激光测距时,由于目标的距离跨度范围很大,回波信号的动态范围很大,采用单一的光学或电路调整方法都不能实现全范围的接收。针对不同的距离段,在发射端采用偏振合束器使脉冲光纤激光器和脉冲全固态激光器的光束同轴输出,并对激光的发射功率进行分档,在接收端对雪崩光电二极管的放大倍数进行分档,并引入窄脉冲峰值检测器和可变增益放大器,在自动闭环控制下使接收电路的输出稳定,实现了等效输入动态范围为160 d B、测量范围为15 m~20 km的激光测距系统。