df／hf化学激光器狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计

《df／hf化学激光器狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4O卷中国激光光学前沿——光电技术2013年12月CHINESEJOURNALOFLASERS专刊DF／HF化学激光器狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计高振于袁圣付(国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要针对现有大功率DF／HF化学激光器增益发生器存在的喷管喉道烧蚀问题，采用狭缝气膜冷却式喷管实现对喷管壁面和喉道的保护。通过对不同气膜流量下喷管中流场参数的变化进行数值模拟，分析出气膜对主气流流动的影响，并得到气膜、主气流的理论喉道宽度与喷管物理喉道宽度之间的经验关系式，这对于狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计具有指导意义。关键词激光器；DF／HF化学激光器；

2、喷管烧蚀；气膜冷却；数值模拟中图分类号TN248．5文献标识码Adoi：10．3788／CJL20134O．s102005DesignofNozzleSThroatwithGaseousFilmCoolingthroughSlotinDF／HFChemicaILaserGaoZhenyuYuanShengfu(CollegeofOptoelectricScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenceTechnology，Changsha，Hunan410073，China)AbstractForthenozzlethroa

3、tablationproblemexistinginthegaingeneratorofhighpowerDF／HFchemical1asers．thereiSawaycalledfilmcooling．toprotectthewallandthethroatofthenozzle．ThedifferencesofflowcharacteristicarenumericallysimulatedunderthedifferentmassfluxesoftheheliumfilmandtheinfluenceoffilmonmainstreamiSanalyzed．Ther

4、elationshipbetweenthethroatwidthoftheheliumfilm。themainstreamandthenozzleSthroatwidthisimportantforthedesignofnozzleSthroatwithgaseousfilmcoolingthroughtheslot．Keywordslasers；DF／HFchemicallaser；nozzleablation；gaseousfilmcooling；numerica1simulationOCIScodes140．1550；000．4430；140．3460；000．26

5、901引言实现对喷管壁面和喉道的保护。但是气膜的引入占据了部分气流通道，影响了主气流在喷管中的流动；DF／HF化学激光器的高能量、高效率的输出另一方面，在工程设计中，对于不同的主气流和气膜很大程度上得益于通过喷管将气动技术引入激光参数，喷管喉道的理论设计尺寸也不相同，而且这个器，但喷管喉部由于热流密度大、尺寸小、结构薄弱尺寸的设计也是比较困难的，没有一个具体的参考。等特征，很容易受到主气流的烧蚀和腐蚀，从而影响因此，本文将针对气膜对主气流流动的影响进行模激光器的稳定运转，因此，喷管的保护是十分必要拟，主要模拟不同气膜流量对气膜、主气流的理论喉的。鉴于气膜冷却方法在热防护上

6、的优势口]，以及道流通宽度的影响，并以解决喷管喉道尺寸设计这与气膜冷却有关的研究表明，气膜以连续缝槽式结一难点为目的，得出狭缝气膜冷却式喷管物理喉道构注入冷却效果优于离散孔形式]，考虑在喷管尺寸设计的经验关系式。收缩段开始处引入气膜狭缝l_7]，通过注入氦气来收稿日期：2013—07一Ol；收到修改稿日期：2013—09—28基金项目：国家自然科学基金(10974255)作者简介：高振于(1988一)，男，硕士研究生，主要从事高能激光器数值计算方面的研究。E-mail：gaozhenyu1O28@163．corn导师简介：袁圣付(1975一)，男，博士，副教授，主要从事高

7、能激光技术方面的研究。E-mail：shengfuyuan_bb@163．com(通信联系人)激光2计算模型不考虑方向，但是在后期的计算中需要这个量)。图1为计算网格示意图，主体为Laval喷管，氦因为壁面附近流场变量的梯度较大，喉部尺寸较小，气从收缩段人口两侧的狭缝内贴壁注入。喷管喉道为保证数值模拟的精度，靠近喷管壁面和喉部的网宽度为0．3mm，喷管入口宽度为101Tim，出口宽度格划分较密，而靠近喷管中心和喉部以外部分的网为8．875mm，气膜狭缝宽度为0．05mm，喷管在格划分较稀疏。方向的高度为50ram(二维模型只是