用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场.pdfVIP

! 第# 卷! 第$ 期 强 激 光 与 粒 子 束 %’( # ，)( $! $**+! ! $**+ 年$ 月 ,-., /0123 45623 5)7 /538-942 :25;6 =( ， 文章编号：! **?@A$$ （$**+ ）*$?*B?*+ 用!#$% 软件计算化学氧碘激光流场! $ $ 吴宝根 ，! 陆! 来 ，! 姜宗林 ，! 陈耀松 （’ 中国科学院力学研究所，北京***B*；$’ 北京大学力学系，北京 **B# ） ! ! 摘! 要：! 用计算流体动力学（97 ）软件4C2)8 ，数值研究化学氧碘激光喷管形线，碘喷孔位置，副流入 口压力， 0$ （! ）初始产额，水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响；并对大连 化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟，计算结果显示平均小信号增益系数与实验测 试的摩尔功率趋势一致。 ! ! 关键词：! 化学氧碘激光（90-4 ）；! 计算流体动力学（97 ）；! 小信号增益分布 ! ! 中图分类号：! #$@B! ! ! ! 文献标识码：! 5 ）? ! ! 在超音速化学氧碘激光器（90-4 ）中，- ?,=（) ）副流以接近音速的射流形式横向注入亚音速的0 （! $ $ $ ,=（)$ ）主流中，在混合过程的同时，发生化学反应、超音速膨胀、碘分解、传能、淬灭、激射等一系列复杂的流体 力学、化学和物理过程。目前都是用纳维D 斯托克斯（)?6 ）方程描述流体动力学过程，用波动光学描述光在共 振腔内振荡和功率的取出过程，并结合氧碘的传能过程建立完整的物理数学模型。早期用简化模型可以解析 地预言激光的功率输出特性，这只是一种近似地描述；更精确的描述90-4 内细致过程还得依靠数值模拟计 算。国外大多数采用 ;-)8 程序［ E A］ A ［@ ，+ ］ ，二维59 （5FGHIJ=F 9HGKLM 9F= NO 90-4 ）程序 ，5=O6NL 公司的 ［P ，# ］ ［B ，Q ］ .56/ 软件 ；也有采用4C2)8 软件 的。国内张本爱等人用自编软件以及俄罗斯的软件做了大量计算 工作。 ! ! 我们从$** 年开始应用4C2)8 软件，参照日本文献［*，］的倒三角形喷管模型和参数，计算了二维、三 维90-4 化学反应混合流场，得到了与日本文献一致的结果。接着将其参数应用于大连化物所实验所用的喷 管中，数值研究碘喷孔位置，副流入口压力， ）初始产额，水蒸汽含量和稀释气体对增益分布的影响。最 0 （! $ 后，以)$ 作为稀释气体的两次实验运行参数代入计算程序，算出的平均小信号增益系数与实验测量结果进行 比较。本文的目的是考察商用软件在90-4 工程中应用的可能性。 () 计算模型和方法 (( () 计算模型 ! ! 实际运行的超音速90-4 系统都是