中国科学院大连化学物理研究所，中国科学院化学激光重点实验室，辽宁 大连 116023
中国激光
2022, 49(18): 1816001
中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
中国激光
2021, 48(16): 1616001
1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室， 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 南京大学化学化工学院， 江苏 南京 210023
采用敏感性分析方法研究了溴化氢（HBr）化学激光器的反应机理，分析了主导反应和关键参数之间的关系。分析了温度、压力及关键中间物的敏感性系数，确定了温度对HBr不同振动态布居的有效性调控。利用计算流体力学(CFD)研究了HBr化学激光增益发生器，给出了流场内部的温度、浓度分布。结果表明：当HBr化学激光器的内部初始反应温度在500 K左右时，能获得高振动态的输出。
激光器 溴化氢化学激光器 增益发生器 敏感性分析 计算流体力学 中国激光
2018, 45(11): 1101004
中国科学院 大连化学物理研究所 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
实现了对射流式氧发生器的三维仿真模拟, 给出了氧发生器内部流场结构、各组分的分布状态等信息。研究了射流孔结构对氧发生器性能的影响。指出即便是具有相同比表面积的不同射流孔排布方式, 也会对发生器性能产生影响。此外, 逆向射流式氧发生器反应器中气体从双侧进入对于减小发生器对气体的阻力具有重要作用。
射流式氧发生器 三维仿真模拟 流场结构 射流孔排布 jet singlet oxygen generator three dimensional simulation fluid structure arrangement of liquid jets 强激光与粒子束
2016, 28(7): 071004
中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
利用超音速喷管实现化学氧碘激光器（COIL）内流场的加速降温，进而使增益有量级上的提升是激光器研究中的重大进展。但超音速内流场中存在着复杂的三维结构，流场结构与光束质量的关联机制是设计相关气动部件的重要判据。为此，采用了包含流场化学场、光场和热结构计算模块的全耦合仿真平台，数值解析了在不同流场条件下的出光性能，重点分析了内流场中不同方向上激波对近场输出光斑的影响及相互关系，从而确定了相关气动部件的优化设计方式。改善后的光束近场均匀性（F因子）提高了45%。
激光器 化学氧碘激光 光束质量 耦合计算 超音速流场 激波 中国激光
2013, 40(11): 1102005
中国科学院大连化学物理研究所中国科学院化学激光重点实验室， 辽宁 大连 116023
超音速化学氧碘激光器(SCOIL)是一个集气体流动过程、化学反应过程和光学过程相互耦合的复杂系统。在激光能量提取过程中，光能的输出会导致流动增益介质各组分浓度及气动特性的改变。利用计算流体力学软件耦合傍轴波动方程求解程序，实现了三维Navier-Stokes流场控制方程与波动光学方程的全三维耦合计算，研究了出光过程中超音速流场及化学反应过程的变化。结果表明，此计算方法有效解析了能量提取过程对激光器流场、化学场诸参量的动态影响，光能提取过程促使气流中的单重态氧不断地提供抽运能量而被更快地消耗；在不同的提取效率下，腔内温度在光能提取前后的变化情况不同。
激光器 化学氧碘激光器 数值仿真 能量提取
中国科学院 化学激光重点实验室, 中国科学院 大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
针对超音速化学氧碘激光器，实现了包含化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真。完善了流体力学计算与波动光学计算的耦合方法，解决了耦合计算中各物理参量有效传递及收敛判据选取等问题，根据具体的激光器参数,完成了耦合仿真。耦合计算体现了腔内光场与包含化学反应的超音速流场相互作用的机制，能够反映出有源腔中振荡光场的衍射和光能提取对流场所带来的影响，计算结果包含激光器流动过程、化学过程及光学过程的诸多工作参量。
耦合计算 化学氧碘激光 化学反应流场 波动方程 增益 coupled computation chemical oxygen-iodine lasers chemical reaction flow wave function gain
中国科学院 大连化学物理研究所, 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
在超音速化学氧碘激光器的设计中, 为了削弱光腔部分的化学反应放热对激光器出光的负面效应, 在光腔部分通常加入一扩张角。为了研究这一扩张角对激光器内流场的作用, 根据kW级超音速化学氧碘激光器的实验平台, 数值模拟了激光器内超音速混合喷管至光腔部分的流动过程, 解析了光腔扩张角对内流场的流动参量和化学增益的影响, 从维持压强和温度稳定性方面比对分析了不同扩张角度的性能, 并探索了喷管高度和扩张角之间的规律。结果表明: 此kW级超音速化学氧碘激光器的合理光扩张角度为4.5°。
化学氧碘激光器 光腔 扩张角 热阻塞 chemical oxygen-iodine laser resonator expanding angle heat shock
中国科学院 大连化学物理研究所 化学激光重点实验室,辽宁 大连 116023
利用大涡模拟对化学氧碘激光器内的亚跨超音速混合过程进行模拟分析,其结果表明了大涡模拟对这种低压、低密度、亚跨超音速及夹杂多种介质的化学流场的可执行性。与传统的雷诺平均仿真结果相比较,大涡模拟能掌握更多的流场细节数据,能够对混合过程进行精准地判断和分析。在此基础上,提出了碘流反向45°入流的设计方案以增强混合程度,计算表明采用此种方案在相应出光面上平均小信号增益系数提高了5%。
大涡模拟 混合度 超音速化学流场 小信号增益 化学氧碘激光 large eddy simulation mixing degree supersonic chemical flow field small signal gain chemical oxygen-iodine laser
中国科学院 大连化学物理研究所， 辽宁 大连 116023
利用计算流体软件耦合了几何光学模型，并编译了相应的执行程序，数值模拟了超音速化学氧碘激光器（SCOIL）光场从初始建立到稳定过程中流场及光场的衍变情况，解析了功率提取过程对化学流场的动态影响，并将计算结果与实验测量数据进行了对比验证。初步实现了化学氧碘激光器内流场、化学场以及光场的实时耦合仿真，为化学激光器的光束质量、功率水平等一系列重要指标提供直接判据。
激光器 耦合仿真 几何光学 光强
