基于直接液冷的固体激光技术发展需要，理论研究了管道流冷却流场的湍流特征诱导出激光波前相位畸变的物理机理。利用管道湍流的统计特性，提出了一套管道湍流激光相屏的构造方法。在不可压缩流假设下研究了两种湍流热效应(输运传热和耗散产热)引起的温度脉动对光束波前的影响。结果表明，此状态下光束质量的退化主要来自于输运传热，而非耗散产热。进一步讨论了轻微密度扰动导致的波前畸变量大小。

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30 mm、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1 232 Pa,温度110 K;计算得到出口处总压13 300 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60 648 Pa到13 300 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.

用VICON程序对化学氧碘激光器(COIL)喷管冷流场进行了3维模拟,得出的计算区几何较准确地反映了模拟装置的几何变化.主气流方向和副气流方向的分点数反映出了此2维平面内的气动特性,对不同流量的模拟结果对比分析得出穿透过度与穿透不够一样,致使主副气流混合不好.对带化学反应的情况进行了模拟,显现出副气流从喷孔出来后穿进主气流的马蹄形结构的变化过程,这些说明VICON程序可用来模拟研究COIL喷管流场特性.