为了评估反舰导弹喷管和尾流在超音速飞行状态下的流场特性和红外辐射特性,以“雄风3”反舰弹的尾喷管为研究对象,建立了相应的二维仿真计算模型。流场计算结果表明,凝相颗粒对尾喷流的流场特性有显著影响。相比于纯气相,加入凝相颗粒后喷流轴向高温区长度明显增加,马赫数下降更快。红外辐射特征计算结果表明,喷管及尾流的红外辐射特征表现出强对称性,最大辐射强度出现在偏航角60°时,辐射强度达到103.68 W/sr。

闭合循环运行是实现高功率重复频率HF激光器小型化、实用化的重要技术途径。为了实现闭合循环电激励重复频率HF激光器激光能量的稳定性输出，研究闭合循环HF激光器的流场特性，建立了激光器管道的数学仿真模型，利用流体分析计算软件ANSYS，分析了激光器内增益区气体介质流场分布。根据流场分布均匀性要求，提出了增益区的注入段和传输段的不同的结构假设，对不同结构条件下流场进行了模拟计算及分析。最终设计了均匀性更佳的通流管道，并实验测量了激光器内增益区气体介质的流速分布，实验结果与理论仿真一致。

选取掺钕四氟化钆钠(Nd3+: NaGdF4)纳米晶分散到二甲基亚砜作为“绿色”液体介质,构建单侧抽运和液体横流系统,使用ANSYS软件对液体介质稳定热流场分布进行模拟分析。结果表明: 当流道形状、流动状态、壁面相同时,液体流场分布基本相同,泵浦光的频率对流场分布影响很小;液体介质入口的流速会影响流线分布,流速越快,流线越密;泵浦区域中,介质沿着液体流动方向温度逐渐升高;在液体流向变化小的区域,可获得较为均匀的温度分布。

为了给出射流抛光系统的优化设计参数, 从理论上分析了冲击射流流场的结构特点, 建立了工件壁面上的速度、压强与冲击角度、射流出口速度以及冲击距离的数学关系。就不同参数对射流流场分布的影响进行了定量计算, 结果表明, 工件壁面上的压强和速度与出口压强和速度成线性正比关系。当冲击距离大于9.6d(d为射流喷口的直径)时, 工件壁面压强和速度随冲击距离的增大而减小, 冲击距离增加到15d时, 壁面压强最大值减小到0.54p0(p0为射流出口处的压强)。工件壁面压强和速度随冲击角度的减小而减小, 当入射角为90°、60°和45°时, 分别得到壁面压强最大值ps=0.95 p0, 0.74p0, 0.475p0, 上游速度最大值um02=0.96u0, 0.8u0, 0.67u0(u0为射流出口处的速度)。

液体介质的循环流动为消除激光系统的热效应提供了有效途径,对改善激光系统的光束质量具有重要意义。根据液体介质的流场特性,结合Fluent6.53软件模拟计算,分析了抽运区介质流速、湍流强度与附面层厚度、温度扰动的关系及对激光热畸变的影响。增大抽运区介质流速能有效减小热畸变和附面层厚度; 在给定抽运条件下,采用光阑限孔的方法进一步减小热畸变,流速为20 m/s时的光程差(OPD)最大差值由10个波长下降到5个波长。