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单脉冲激光减小超声速飞行器波阻的实验研究 被引量：1
1
作者 方娟 周明熙 +1 位作者 刘双利 张薇 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期30-31,33,共3页
利用激光等离子体减小超声速飞行器的气动阻力是一种新概念减阻方式。根据单脉冲激光减小超声速飞行器波阻瞬态流场的特点,建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形... 利用激光等离子体减小超声速飞行器的气动阻力是一种新概念减阻方式。根据单脉冲激光减小超声速飞行器波阻瞬态流场的特点,建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形激波相互作用过程,分析了激光减小超声速飞行器波阻的机理,以实验手段验证了激光等离子体可以减小超声速飞行器波阻,为研究高重复频率激光减阻提供了实验测试方案。 展开更多
关键词 激光 减阻 能量沉积 超声速气流
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静止空气中单脉冲激光能量非对称沉积实验与数值模拟 被引量：4
2
作者 卿泽旭 洪延姬 +1 位作者 王殿恺 张斌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1661-1668,共8页
为了研究纳秒脉冲激光能量沉积减小高超声速飞行器波阻的机理和规律,首先要研究纳秒脉冲激光能量在静止空气中的沉积现象。提出一种新方法测量了激光能量吸收率。并采用高分辨率纹影系统,对纳秒脉冲Nd:YAG固体激光器(波长532nm,最大激... 为了研究纳秒脉冲激光能量沉积减小高超声速飞行器波阻的机理和规律,首先要研究纳秒脉冲激光能量在静止空气中的沉积现象。提出一种新方法测量了激光能量吸收率。并采用高分辨率纹影系统,对纳秒脉冲Nd:YAG固体激光器(波长532nm,最大激光能量368m J/pulse)击穿静止空气后所形成的等离子体热核进行观测。基于FLUENT软件并编写UDF,结合非对称能量沉积模型和空气等离子体参数,采用层流模型、Roe-FDS通量格式对激光能量沉积后的流动现象进行了数值模拟。结果表明,激光能量吸收率随着入射激光能量的增大而不断增大,并最终稳定在0.45左右。纳秒脉冲激光能量沉积后的流场纹影序列图像很好地呈现了爆炸波的传播、等离子体热核的演变和涡环的形成。激光能量沉积后60~120μs,涡环的涡核平均直径基本不变,且与入射激光能量大小呈二次函数关系。爆炸波约在t=60μs之后衰减至近似声波,此后其波速受入射激光能量大小的影响较小。数值模拟结果表明,Richtmyer-Meshkov不稳定性和激光能量的非对称沉积,是等离子体演化出尖刺的原因。 展开更多
关键词 纳秒脉冲 激光能量沉积 激波 等离子体 纹影 数值模拟
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纳秒激光烧蚀铝等离子体羽流膨胀特性实验 被引量：11
3
作者 常浩 金星 周伟静 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第S01期43-46,共4页
为研究纳秒激光烧蚀铝产生的等离子体羽流膨胀速度特性,采用波长1 064 nm,脉宽10 ns,功率密度～1.3×108W/cm2YAG激光器烧蚀铝靶材,得到100 ns内铝等离子体在～260 Pa背景压力下的膨胀照片。通过对拍摄照片数据处理得到,等离子体羽... 为研究纳秒激光烧蚀铝产生的等离子体羽流膨胀速度特性,采用波长1 064 nm,脉宽10 ns,功率密度～1.3×108W/cm2YAG激光器烧蚀铝靶材,得到100 ns内铝等离子体在～260 Pa背景压力下的膨胀照片。通过对拍摄照片数据处理得到,等离子体羽流膨胀速度相对于靶面法线方向大致呈轴对称分布,且高斯函数可以很好地描述烧蚀等离子体羽流速度分布。 展开更多
关键词 激光烧蚀 ICCD拍照 等离子体羽流 激光诱导等离子体
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一种用于激光烧蚀微推进的比冲直接测量方法 被引量：3
4
作者 周伟静 洪延姬 叶继飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1434-1440,共7页
比冲是评价激光微推进性能的重要指标,比冲的精确测量有助于分析激光与工质的烧蚀耦合机理,也有助于激光烧蚀微推力器的设计。为了对激光烧蚀工质比冲参数进行直接测量,采用垂直运动的扭摆模型,使单脉冲激光烧蚀工质产生的冲量与烧蚀质... 比冲是评价激光微推进性能的重要指标,比冲的精确测量有助于分析激光与工质的烧蚀耦合机理,也有助于激光烧蚀微推力器的设计。为了对激光烧蚀工质比冲参数进行直接测量,采用垂直运动的扭摆模型,使单脉冲激光烧蚀工质产生的冲量与烧蚀质量引起的重力同向作用和异向作用各一次的方式获得相应冲量和烧蚀重量,从而可以直接获得比冲。研究结果表明,根据每次扭摆转角最大峰值和达到最大峰值之前的转角测量值可得到冲量,根据每次扭摆转角的稳态转角均值可得到工质烧蚀重量,结构设计中,横梁的结构尺寸是扭摆的设计关键。提出一种可以同时测量出单脉冲激光烧蚀工质产生的冲量和相应烧蚀重量的方法。 展开更多
关键词 激光烧蚀 微推进 比冲 冲量测量 烧蚀质量测量 激光推进
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真空环境下纳秒脉冲激光烧蚀典型材料的推进流场特性分析 被引量：3
5
作者 常浩 金星 +1 位作者 叶继飞 林正国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1427-1433,共7页
为研究纳秒脉冲激光烧蚀典型材料推进流场瞬态流动过程,采用流场显示阴影技术,实现纳秒级时间分辨率、毫米级空间分辨率的流场演化信息定量测量,解决激光烧蚀推进羽流的时间、空间高分辨率测量难题。对典型金属材料铝和典型聚合物材料... 为研究纳秒脉冲激光烧蚀典型材料推进流场瞬态流动过程,采用流场显示阴影技术,实现纳秒级时间分辨率、毫米级空间分辨率的流场演化信息定量测量,解决激光烧蚀推进羽流的时间、空间高分辨率测量难题。对典型金属材料铝和典型聚合物材料的流场特性进行测量分析,并研究激光能量密度对羽流特性的影响。在典型时间尺度上,定性分析激光作用典型材料羽流特征与推进性能之间的关系。由于纳秒激光峰值功率高,当烧蚀金属材料Al时容易形成高温高压的等离子体羽流,等离子体喷射速度超过17km/s,等离子体羽流在百纳秒时间尺度离开靶面,对靶的力的耦合结束;当烧蚀聚合物PMMA和PVC材料时,PVC材料羽流喷射以等离子体和细小颗粒为主,喷射量较大且集中、方向性好,实验测量得到PVC工质真空羽流速度达到1500m/s,因此带来的反喷冲量以及推力都会较高。 展开更多
关键词 激光推进 烧蚀 流场 羽流特性 真空
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空间碎片典型材料激光烧蚀反喷羽流实验研究 被引量：2
6
作者 沈双晏 金星 李倩 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期73-79,共7页
建立了观测和记录不同激光入射角度烧蚀6061铝合金靶材等离子体反喷羽流特性的实验装置，对实验结果图像进行了处理，并对处理结果进行了数值拟合。拟合结果表明，激光辐照靶材后100ns内，等离子体反喷羽流大致分布区域为靶面外5mm×... 建立了观测和记录不同激光入射角度烧蚀6061铝合金靶材等离子体反喷羽流特性的实验装置，对实验结果图像进行了处理，并对处理结果进行了数值拟合。拟合结果表明，激光辐照靶材后100ns内，等离子体反喷羽流大致分布区域为靶面外5mm×5mm。激光以不同角度入射时，等离子体反喷速度相对于靶面法线方向大致呈轴对称分布。当激光相对靶面法线方向小角度范围内入射时，激光烧蚀引起的冲量主要沿靶面法线方向，反喷羽流沿靶面法方向的速度为20～40km·s-1激光斜入射时，反喷羽流沿靶面法线方向的速度要大于激光垂直入射的情况。高斯函数可以很好地描述等离子体反喷羽流速度分布。 展开更多
关键词 空间碎片 激光烧蚀 等离子体 反喷羽流 入射角度
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外腔振荡式激光光子推进的推力放大特性仿真研究 被引量：2
7
作者 黄钦 叶继飞 金星 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第B12期36-42,共7页
激光光子推进是利用激光产生的连续光子流在两面高反镜构成的振荡腔内往复振荡,通过光子与推力器多次动量交换循环利用光子流能量完成推力放大的一种全新的推进概念。文中分析了Gray和Edwards等人对于外腔振荡技术已进行的实验研究和结... 激光光子推进是利用激光产生的连续光子流在两面高反镜构成的振荡腔内往复振荡,通过光子与推力器多次动量交换循环利用光子流能量完成推力放大的一种全新的推进概念。文中分析了Gray和Edwards等人对于外腔振荡技术已进行的实验研究和结果;阐述了推力产生机理并推导了推力计算方程;建立了推力器模型;最后,利用COMSOL有限元分析软件对振荡腔内的光子流进行准确追迹,研究振荡腔构型参数(腔镜距离、曲率、直径、相对偏转角、孔径位置)对推力放大特性的影响并进行了分析总结,对未来搭建实验平台提供了设计依据与理论指导。仿真结果表明:1 000 W激光在反射率0.999的高反镜构成的振荡腔内进行激光振荡最高可以实现功率放大61倍,产生409μN的微推力,满足空间任务的实际需求。 展开更多
关键词 激光光子推进 推力放大 COMSOL 微推力
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激光烧蚀液态工质实验平台设计
8
作者 窦志国 薛永泰 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第1期82-86,共5页
为全面、高效研究激光烧蚀液态工质的推进性能,将微冲量测量装置、阴影流场显示装置及激光加载装置进行集成设计,使用精确的时序进行统一控制,搭建了激光烧蚀液态工质实验平台,并选择聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、凝胶单元液体推进剂-3(单推... 为全面、高效研究激光烧蚀液态工质的推进性能,将微冲量测量装置、阴影流场显示装置及激光加载装置进行集成设计,使用精确的时序进行统一控制,搭建了激光烧蚀液态工质实验平台,并选择聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、凝胶单元液体推进剂-3(单推-3)和甘油作为研究对象,对该平台进行了测试。结果显示,该平台可同步完成液态工质烧蚀冲量测量和喷射流场阴影测量,可多角度评估液体烧蚀性能,且具有测量重复性好、拓展性强、实验效率高的优点。 展开更多
关键词 实验平台 液态工质 激光烧蚀
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激光能量沉积降低钝头体驻点压力机制分析 被引量：4
9
作者 王殿恺 洪延姬 李倩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期172-177,共6页
针对高超声速飞行器表面驻点压力较高的问题,在马赫数5的来流条件下,分别采用单脉冲和高重频激光能量注入的方式控制弓形激波。将数值模拟结果与高时空分辨率纹影照片以及驻点压力测量结果相对比,分析了单脉冲激光能量与高超声速流场弓... 针对高超声速飞行器表面驻点压力较高的问题,在马赫数5的来流条件下,分别采用单脉冲和高重频激光能量注入的方式控制弓形激波。将数值模拟结果与高时空分辨率纹影照片以及驻点压力测量结果相对比,分析了单脉冲激光能量与高超声速流场弓形激波的相互作用过程,结果表明透镜效应是激光能量沉积降低钝头体驻点压力的原因。单脉冲激光能量产生的低压区不能维持,降低驻点压力效率低,因此高重频是更有效的激光能量注入方式。优化了频率为80kHz、功率为自由流焓流6.6%的激光能量沉积位置,计算结果表明当沉积位置与钝头体表面的距离等于钝头体直径的1.5倍时,驻点压力降低了40%。在优化位置提高沉积能量大小至36.9%,可将驻点压力和热流分别降低83.3%和56.9%。 展开更多
关键词 激光能量沉积 流动控制 纹影 高超声速 透镜效应
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激光辐照飞行靶三维温度场数值模拟 被引量：4
10
作者 张东来 李小将(指导) 杨业伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2883-2888,共6页
以地基激光辐照飞行靶为研究背景,建立激光迎面辐照和横向辐照靶目标两种交汇场景,考虑激光辐照面域和功率密度分布随靶目标飞行的变化,求解激光辐照参数,建立热传导模型;利用有限容积法,得到飞行靶三维温度场的数值解,分析目标运动性... 以地基激光辐照飞行靶为研究背景,建立激光迎面辐照和横向辐照靶目标两种交汇场景,考虑激光辐照面域和功率密度分布随靶目标飞行的变化,求解激光辐照参数,建立热传导模型;利用有限容积法,得到飞行靶三维温度场的数值解,分析目标运动性对温度场分布的影响。不同于激光辐照静止目标,辐照参数变化对温度场分布有较大的影响:随着靶目标的飞行,辐照面积逐渐减小,平均功率密度逐渐增加,目标温升速率不断增加;光束与靶目标夹角的变化,引起光束强度空间分布的变化,从而影响温升区域的变化。 展开更多
关键词 激光辐照 飞行靶 热传导 温度场 有限容积法
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等离子体助燃含硼富燃燃气燃烧实验研究 被引量：3
11
作者 冯喜平 纪海龙 +2 位作者 张鹏 王恒 侯昱舟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期597-603,共7页
等离子体能够有效地改善燃料的燃烧速率,缩短点火时间,改变火焰稳定性,被认为是最高效的辅助点火方法。为了验证等离子体对含硼富燃燃气燃烧的增强特性,利用一套带透明窗的燃烧实验装置开展了多次实验研究。实验结果表明,在补燃室环境... 等离子体能够有效地改善燃料的燃烧速率,缩短点火时间,改变火焰稳定性,被认为是最高效的辅助点火方法。为了验证等离子体对含硼富燃燃气燃烧的增强特性,利用一套带透明窗的燃烧实验装置开展了多次实验研究。实验结果表明,在补燃室环境中加入等离子体可使富燃燃气点火位置靠前,燃烧火焰面变大,高温反应区前移,从而改善了硼粒子的燃烧环境;通过计算对比有/无等离子工况下的补燃室二次燃烧效率,表明加入等离子后可使得补燃室二次燃烧效率提高5%以上,且随着放电功率的增加,等离子体助燃效果也显著增加,补燃室中增加的燃烧热与等离子体放电功率比值大约在7左右。 展开更多
关键词 等离子体 富燃燃气 燃烧效率 等离子助燃
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高重频激光控制IV型激波干扰方法研究 被引量：5
12
作者 王殿恺 洪延姬 +1 位作者 任玉新 李倩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1459-1464,共6页
在实验和数值分析IV型激波干扰特性及其对飞行器表面压力和热流影响的基础上,提出采用脉冲激光能量控制IV型激波干扰的方法,以降低飞行器波阻、驻点压力和热流。采用实验和数值方法,研究了100m J单脉冲激光能量与马赫5.0条件下IV型激波... 在实验和数值分析IV型激波干扰特性及其对飞行器表面压力和热流影响的基础上,提出采用脉冲激光能量控制IV型激波干扰的方法,以降低飞行器波阻、驻点压力和热流。采用实验和数值方法,研究了100m J单脉冲激光能量与马赫5.0条件下IV型激波干扰的相互作用过程,揭示了单脉冲激光能量控制IV型激波干扰的机理。数值研究了频率为150k Hz的激光能量注入后,激光空气锥的形成及其与IV型激波干扰的相互作用过程,得到了钝头体表面压力、热流和波阻的演化过程。结果表明,沉积高重频的激光沉积方式可以利用相对较少的激光能量形成比较稳定的准静态波结构,进而利用准静态波与IV型激波干扰的相互作用将高能区脱离钝头体表面。在马赫数为5.0的流场中沉积频率为150k Hz、单脉冲能量为5m J的激光能量可使峰值压力、热流和波阻分别降低40%,33%和23%。 展开更多
关键词 高重频 激光能量 准静态波 激波干扰 流动控制
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脉冲激光控制高超声速进气道来流捕获 被引量：1
13
作者 李倩 赵伟 +1 位作者 王殿恺 方娟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期281-286,共6页
针对高超声速进气道在非设计工况下来流捕获量减少的问题,进行了激光能量沉积控制来流捕获的物理建模和数值模拟,在连续激光能量沉积和脉冲激光能量沉积两种方式下获得了进气道的性能参数。激光功率为15kW时,脉冲重复频率越高,与连续能... 针对高超声速进气道在非设计工况下来流捕获量减少的问题,进行了激光能量沉积控制来流捕获的物理建模和数值模拟,在连续激光能量沉积和脉冲激光能量沉积两种方式下获得了进气道的性能参数。激光功率为15kW时,脉冲重复频率越高,与连续能量注入情况下的进气道性能越接近。脉冲重复频率为100kHz时,计算了脉冲方波占空比为0.1,0.2,0.3和0.4时的进气道流场,结果表明:占空比对进气道性能的影响不大;激光脉宽为500ns时,保持激光平均功率不变,当频率为200kHz和100kHz时,流场结构与连续能量注入时类似,而当频率为500kHz和25kHz时的进气捕获量都有所降低,因此,提高激光脉冲重复频率的同时,降低平均功率,不仅可以有效增大来流捕获,还可降低能耗。 展开更多
关键词 高超声速进气道 脉冲激光 能量沉积 来流捕获 数值模拟
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基于激光吸收光谱技术的超声速气流参数测量 被引量：8
14
作者 宋俊玲 洪延姬 +1 位作者 王广宇 潘虎 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期3510-3515,共6页
采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,针对超声速直连台隔离段内超声速气流温度、组分浓度、速度和质量流量进行了测量。选择H2O的两条吸收谱线7 185.597 cm-1和7 454.445 cm-1,采用直接吸收-分时扫描方式,测量流场静温为899 K,并... 采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,针对超声速直连台隔离段内超声速气流温度、组分浓度、速度和质量流量进行了测量。选择H2O的两条吸收谱线7 185.597 cm-1和7 454.445 cm-1,采用直接吸收-分时扫描方式,测量流场静温为899 K,并结合吸收面积得到H2O的组分浓度20.7%。根据安装在流场上游和下游成60°的两条光路,测量流场速度为1 205 m/s,结合壁面压力传感器,测量流场的质量流量为1 500.49 g/s,较真实值偏差为5.23%。TDLAS测量系统实现了对超声速气流多参数快速线测量。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 超声速气流 温度测量 浓度测量 速度测量
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不同来流马赫数下激光能量形成高超声速进气道虚拟唇口的特性
15
作者 李倩 洪延姬 +1 位作者 赵伟 王殿恺 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期255-259,共5页
用基于三维非定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程的有限体积法计算了马赫数低于设计值6时一种高超声速进气道的性能参数,发现其性能存在明显下降。为提升进气道性能,将功率为15kW的激光能量注入进气道固体唇口前的流场中,形成虚拟唇口... 用基于三维非定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程的有限体积法计算了马赫数低于设计值6时一种高超声速进气道的性能参数,发现其性能存在明显下降。为提升进气道性能,将功率为15kW的激光能量注入进气道固体唇口前的流场中,形成虚拟唇口,马赫数为4.5,5.0和5.5时,计算得到来流捕获率分别提高了34%,20.6%和15.6%。绘制了不同马赫数下来流捕获率达到峰值时的流场压强云图,说明了虚拟唇口的特性及形成机制。结果表明:来流马赫数越低,来流捕获率越小,但相对于无能量注入时的来流捕获率的提升程度越明显;在不同来流马赫数条件下,通过改变激光能量引致的激波结构和位置,可达到最优状态,即激波与进气道前缘斜激波相交后的透射波打在进气道肩部位置的状态。 展开更多
关键词 高超声速进气道 激光能量 虚拟唇口 来流捕获 数值模拟
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靶材厚度对透射式激光烧蚀性能的影响 被引量：6
16
作者 刘昭然 洪延姬 +1 位作者 叶继飞 陈庚 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1669-1674,共6页
为从微观角度更加直观地研究靶材厚度对透射式激光烧蚀微推进性能的影响,采用刮涂法制作了6种不同厚度的聚叠氮缩水甘油醚/硝化棉(GAP/NC)共混聚合物掺杂红外吸收染料(IR)的烧蚀靶材,基于高速相机和高倍显微镜搭建了羽流观测系统和靶坑... 为从微观角度更加直观地研究靶材厚度对透射式激光烧蚀微推进性能的影响,采用刮涂法制作了6种不同厚度的聚叠氮缩水甘油醚/硝化棉(GAP/NC)共混聚合物掺杂红外吸收染料(IR)的烧蚀靶材,基于高速相机和高倍显微镜搭建了羽流观测系统和靶坑观测系统,研究了在纳秒脉冲激光辐照下,烧蚀厚度分别为33μm,53μm,78μm,104μm,125μm和144μm的GAP/NC+IR靶材所产生的羽流流场随时间演变的微观过程和靶坑形貌的微观特征,从而建立了透射式激光烧蚀的微观特征与宏观推进性能的联系,进一步分析了其所表征的推进性能的优劣。结果表明:随着靶材厚度的增加,靶材的前沿喷射物初始速度由2100m/s单调降至1340m/s左右,预示着烧蚀比冲的减小;喷射物中大颗粒凝聚态物质增多,靶坑的体积增大,喷射质量增加,预示着烧蚀产生的冲量和冲量耦合系数的增大;喷射发散角减小,羽流方向性变好,但烧蚀过程对基底的冲击程度增强。 展开更多
关键词 激光烧蚀 透射式 靶材厚度 羽流 靶坑 激光推进
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基于激光吸收光谱技术的超声速气流测量研究 被引量：5
17
作者 屈东胜 洪延姬 +1 位作者 王广宇 潘虎 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期852-857,共6页
为研究可调谐半导体激光吸收光谱测量技术在工业环境中的应用,采用波长调制光谱测量方法,对超燃直连式试验台隔离段内的超声速气流进行了测量研究。通过对7185.60cm-1和7454.45cm-12条H2O吸收谱线的频率标定和多普勒频移测量,实现了高... 为研究可调谐半导体激光吸收光谱测量技术在工业环境中的应用,采用波长调制光谱测量方法,对超燃直连式试验台隔离段内的超声速气流进行了测量研究。通过对7185.60cm-1和7454.45cm-12条H2O吸收谱线的频率标定和多普勒频移测量,实现了高速气流速度的实时在线测量,测量值相对于预测值的偏差在3%以内。基于2条H2O吸收谱线的光谱参数和激光调制参数,建立了基于实验环境的仿真数据库。采用频分复用方法,通过迭代求解了隔离段内的温度和组分浓度,其结果相对于预测值的偏差分别在4%和12%以内。该方法不仅能够实现不同谱线的同步实时测量,而且验证了在恶劣环境下的应用效果。 展开更多
关键词 波长调制光谱 速度测量 温度测量 组分浓度测量 频分复用
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斜激波与弓形激波相互作用的彩虹纹影实验研究 被引量：3
18
作者 吴文堂 洪延姬 +3 位作者 王殿恺 李倩 叶继飞 蒋冠雷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期671-677,共7页
斜激波与弓形激波相互作用形成的波系结构可以分为六类,其中IV型激波干扰产生了超声速"喷流",产生了极高的热载和压载。基于彩虹纹影显示技术,实验获得了六类激波干扰彩虹纹影照片,分析了各类激波干扰的波系结构。通过数值计... 斜激波与弓形激波相互作用形成的波系结构可以分为六类,其中IV型激波干扰产生了超声速"喷流",产生了极高的热载和压载。基于彩虹纹影显示技术,实验获得了六类激波干扰彩虹纹影照片,分析了各类激波干扰的波系结构。通过数值计算,获得了有无斜激波干扰的条件下,壁面附近温度与压强的分布,讨论了IV型激波干扰产生极高热载和压载的原因。研究表明,激波干扰发生以后,钝头体表明压载与热载急剧增加,尤其是IV型激波干扰,形成的超声速"喷流"射向钝头体壁面的超声速射流,会导致峰值压力剧烈升高,其数量相当于来流静压的近40倍,驻点附近的热流升高将近8倍。 展开更多
关键词 激波相互作用 IV型激波干扰 彩虹纹影 流动显示
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纳秒激光对含能聚合物固体薄膜的烧蚀特性研究 被引量：1
19
作者 祝超 金星 +1 位作者 陈庚 刘昭然 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1907-1913,共7页
含能聚合物是激光烧蚀微推进中一类重要的推进剂,聚叠氮缩水甘油醚(GAP)是其中的典型代表。为了研究含能聚合物固体薄膜在纳秒激光下的烧蚀特性,使用8ns脉宽的Nd:Ya G激光器以反射式和透射式烧蚀GAP固体薄膜靶材,对羽流演化过程和烧蚀... 含能聚合物是激光烧蚀微推进中一类重要的推进剂,聚叠氮缩水甘油醚(GAP)是其中的典型代表。为了研究含能聚合物固体薄膜在纳秒激光下的烧蚀特性,使用8ns脉宽的Nd:Ya G激光器以反射式和透射式烧蚀GAP固体薄膜靶材,对羽流演化过程和烧蚀坑形态进行了研究。结果表明:反射式烧蚀的羽流中喷射产物以气态为主,固态碎片较少,受迫形成锥面喷射,羽流演化速度较快。透射式烧蚀喷射在约束作用下,有大量固态碎片以球面膨胀,约束在羽流演化的早期抑制了喷射速度,但会逐渐碎裂分解释放产物和能量,使喷射前沿再次加速,约束延长了烧蚀区在靶材滞留的时间,使透射式烧蚀的靶材内热传导效应更为显著。在此基础上,以不同激光能量密度透射式烧蚀靶材,研究透射式烧蚀能量沉积区与周围工质的侵蚀和约束关系。结果表明:激光能量密度越大,周围工质受到的侵蚀作用越强,烧蚀坑面积越大,能量沉积区受到的约束作用越弱,透射式烧蚀的羽流演化体现出部分反射式烧蚀的特征。 展开更多
关键词 纳秒激光 激光烧蚀 含能工质 羽流演化 靶坑 激光推进
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激光输能光电池温度场数值模拟 被引量：6
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作者 李贝贝 李小将 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期537-544,共8页
温升效应是影响激光输能光电转换效率的重要原因。为了分析温升效应对光电转换效率的影响,采用基于COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件和MATLAB软件联合仿真的数值模拟方法,建立了光电池的物理模型和热模型,得到了激光辐照时间、功率... 温升效应是影响激光输能光电转换效率的重要原因。为了分析温升效应对光电转换效率的影响,采用基于COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件和MATLAB软件联合仿真的数值模拟方法,建立了光电池的物理模型和热模型,得到了激光辐照时间、功率密度、光斑面积、入射角以及热辐射和热对流对温度场的影响结果。结果表明,2000W/m^2激光功率密度辐照下,光电池温度随辐照时间先快速上升,20s后缓慢增加,100s达到热平衡态后温度稳定在343K;随着激光功率密度增大,电池温升速度越快,达到热平衡态时的温度值越高;激光光斑全部覆盖电池表面时,电池表面温度差值最小;入射角通过影响有效激光辐照功率密度来影响电池温升;热辐射和热对流对降低光电池温度十分有利;当激光入射角为0°、激光功率密度辐照约为2000W/m^2、激光光斑面积近似为电池表面面积时,光电池能获得最佳的光电转换效率。可见对光电池温度场进行仿真分析为研究提高激光输能光电转换效率的方法提供了理论参考。 展开更多
关键词 激光技术 激光输能 数值模拟 温度场 光电池
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