氧碘化学激光器

摘要： 为了明确氧碘化学激光器腔镜损伤的原因,对腔镜表面的缺陷进行了研究.利用扫描探针显微镜观察了激光器腔镜表面缺陷,分析了腔镜表面微观形貌,讨论了常见缺陷的形状及成因.然后,建立了简化的带污染物腔镜的模型.利用COMSOL Multiphysics软件对环形光束辐照腔镜进行了仿真计算.最后,给出了缺陷大小、功率密度和腔镜表面温度的关系,分析了吸附层对腔镜熔融损伤的影响.计算结果表明:腔镜表面污染物大小不变时,激光辐照的功率密度越大,温度增长越快,薄膜表面越容易出现熔融损伤;腔镜表面污染物半径达到2.3 mm时,腔镜薄膜即可出现熔融损伤.另外,吸附层吸收系数增加1％,腔镜最高温度增加约210 K.本文所得结论可为分析腔镜损伤原因和制定腔镜更换依据提供参考.

摘要： The hazardous exhaust gases,such as chlorine and iodine which are emitted from chemical oxygen-iodine laser (COIL),are harmful to air quality and personnel health in workplace.In this paper,based on the Gauss point source diffusion mode,exhaust gas diffusion model of COIL is established in the light wind or windless conditions.During the 15 minutes operat-ing period of COIL,chlorine and iodine are accumulated in the air.The spatial distribution of concentration at the height of 1.5 m is calculated at the distance of 500 m away from the laser.Five sampling points were selected according to the spatial distribution of the pollutants concentration.In the measurement,Chlorine and iodine were collected simultaneously by using sodium sulfite solution as absorber.The concentrations of Cl- and I- in the absorption solution were measured by ion chromatography.The re-sults show that the maximum concentration of chlorine was 0.200 mg/m3 in situ and the iodine concentration was under the detec-tion limit of 0.030 mg/m3 .Both of them are much less than the allowed concentration limit of harmful materials (1 mg/m3 ) specified in national occupational health standard.%氧碘化学激光器运行过程中会将氯气、碘蒸气等有毒有害物质排入大气，对工作场所空气质量和人员健康存在安全隐患。采用点源扩散的高斯模式，建立了小风条件下氧碘化学激光器废气的扩散模型，结合工作场地人员分布情况，计算得到激光器废气排放后15 min 内，距地面1．5 m 高度、距排放点500 m 范围内废气中有毒成分氯气和碘的质量浓度空间分布。根据质量浓度空间分布情况，选取采样点，以 Na2 SO3溶液作为吸收液对氯气和碘进行了同时采样，并采取离子色谱测量了吸收液中氯离子和碘离子的质量浓度。结果表明：氧碘化学激光器废气排入大气后，氯气质量浓度最高为0．200 mg／m3，碘蒸气质量浓度小于检测方法的检出限0．030 mg／m3，低于国家职业卫生标准规定的最高容许质量浓度限值1 mg／m3。

摘要： In this paper ,a parallel communication algorithm of supersonic chemical oxygen iodine laser (COIL )’s calculation using multiblock structured mesh has been designed and implemented . This communication algorithm that is designed for large scale supersonic chemical oxygen iodine laser ’s simulation is based on JASMIN (J parallel adaptive structured mesh applications infrastructure ) infrastructure . There are several communication problems in the large scale supersonic chemical oxygen iodine laser’s simulation such as the complexity of blocks’ connecting relationship description , the complexity of management of boundary conditions and the nonuniform of communication schedule . The communication algorithm in this paper includes a blocks’ relationship recognition algorithm to compute blocks’ connecting relationship automatically , a special data structure to help managing boundary conditions and a unified communication schedule which can reduce communication time . According to our calculation results , the communication problems can be resolved by the communication algorithm in this paper and supersonic chemical oxygen iodine laser based on this communication algorithm can be realized easily and simulated regularly . The simulation with 4 .5 million mesh cells in this paper can run efficiently on thousands of processor cores .%为实现氧碘化学激光器大规模数值模拟，基于 JASMIN （J parallel adaptive structured mesh applications infrastructure）框架设计实现了氧碘化学激光器数值模拟的多块并行通信算法。该算法针对模拟中构造多块结构网格间通信关系困难、氧碘化学激光器数值模拟填充物理边界复杂以及网格块内块间通信调度策略不统一等通信问题，实现了块间关系自动识别算法用以自动识别多块结构网格间通信关系，构造了特殊物理边界数据结构帮助实现物理边界的填充，并采用了统一的通信调度策略以降低通信时间。数值结果表明：该算法解决了氧碘化学激光器大规模数值模拟中的通信问题，并很好地模拟了氧碘化学激光器装置，使用简单，可以扩展到上千个处理器核。

摘要： 针对采用化学式碘发生器的氧碘激光器稳定出光时间较短的情况,通过热力学和化学动力学方面的实验和分析进行了化学式碘发生装置供碘稳定性的研究.分析了物料转化率和反应速率随反应初始温度及反应时间的变化,得到了固相产物的灰层扩散是该反应控制步骤的结论,明确了实验中CuI要大大过量,用氯气量控制碘量的原则,同时确定了适宜的起始反应温度.优化后,在近15 s时间内碘流量变化小于15％,显示出了较好的供碘稳定性,此时CuI的转化率为23％.

摘要： “微阻力”无人空天作战平台利用强电压电离空气之后在上下表面之间产生的压力差作为动力，一改用燃料推进的传统，但仍在空气动力学支持的范畴之内。这样一来就避免了燃料燃烧释放的气体对大气的污染。控制系统利用“自适表面活动层”技术实现飞行品质的提高，灵敏度的加强。同时飞行器上装备有攻击系统，对地球上任何目标进行有效的快速打击，从而具有了对地、对空、对卫星的全方位打击能力，武器系统由氧碘化学激光器组成。激光武器具有射程远、威力强大、无法拦截等优点，十分适合装备在空天武器上，而空天飞机较大的内容积也正好为装载激光武器较大的连带设备提供了条件。而探测系统则利用广域，及激光全息照相技术进行深空探测及研究。

摘要： 为了解决氧碘化学激光器通过常规诊断故障定位困难的问题，采用建立的氧碘化学激光器功率失常故障树模型，结合氧碘化学激光器常用的8个监测参数：碘腔压力、碘文氏管压力、p-t 曲线、主氦压力、氯气压力、氧发生器压力、上游压力和光腔压力，提出采用故障树和在线监测参数相结合的办法，基于3σ法则的判断标准对氧碘化学激光器进行故障诊断，故障诊断正确率达到94．5％，并对出现的故障提出了改进措施。%It is difficult to find out fault chemical oxygen iodine laser (COIL)because of it’s complex structure and interac-tions between the subsystems.To solve the COIL fault diagnostic problems,along with the development of integrate and practical COILs,it is required for keeping the device performance and reducing the maintenance cost and human resource input.Fault anal-ysis of COILs has been done based on the fault tree analysis method.The fault tree of a COIL was established combining with on-line monitoring parameters:iodine cavity pressure,iodine venturi pressure,p-t curve,main helium pressure,chlorine pressure, single oxygen generator pressure,upstream pressure,optical cavity pressure.According to the 3σrule,the accuracy of fault diag-nosis for the COIL is 94.5%.Furthermore,improvement put suggestions has been forward.

摘要： 为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序.数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420.

摘要： 介绍了一种新的化学式的氧碘化学激光器碘发生器,即在固定床式反应器中采用固体碘化亚铜颗粒与氯气（CuI/Cl2）进行反应的气固化学反应体系.在不增加额外供气设备的前提下,极大地缩短了出光前启动时间,并减小了对激光器设备的腐蚀.研究结果显示,CuI颗粒粒度对原料的利用率影响较大,综合考虑床层阻力的情况下1～1.25 mm是较为合适的尺度.出光实验证明,采用该体系作为碘发生器的激光器出光功率和化学效率完全可以达到相同规模的物理式碘发生器的水平.

摘要： The paper establishes a fault tree model for chemical oxygen iodine laser(COIL) considering power abnormity as its peak affair of fault, and then makes down-way qualitative analysis and quantitative analysis with the minimum cut-set theory. It is indicated that the reliability of iodine supply subsystem is minimum, followed by the chlorine supply subsystem, in the seven subsystems of COIL. The probability at which the power of COIL is abnormal is 3. 99%, that is, the reliability of laser is 96.01%.%为方便快捷地查找出氧碘化学激光器故障发生的原因,以氧碘化学激光器常见故障为例,建立了其功率失常的故障树模型,用最小割集理论按下行法对模型进行了定性分析和定量分析.分析表明:氧碘化学激光器7个子系统中,碘供给子系统的可靠性最低,氯气供给子系统次之,这与实际情况相符.计算出的氧碘化学激光器出光不正常发生概率为3.99％,其可靠度为96.01％.

摘要： 针对氧碘化学激光器的金属喷管在使用过程中需加热保温且存在结构复杂、故障率高等问题,初步选择了几种可用于加工无加热喷管的非金属材料,并以kw级氧碘化学激光器为原型,以聚酰亚胺为例,对激光器运行条件下的喷管温度场进行数值模拟,以验证此种非金属无加热喷管的可行性.结果表明:与金属喷管相比,非金属喷管在不加热保温的情况下能够有效阻止热量传递,防止碘蒸气冷却凝结,满足激光器喷管的使用要求.

摘要： 基于JASMIN框架设计实现了氧碘化学激光器数值模拟的多块并行通信算法.该算法针对构造多块结构网格间通信关系困难,网格块内块间通信调度策略不统一,以及氧碘化学激光器数值模拟填充物理边界复杂,等问题进行了改进.数值结果表明,该算法很好地模拟了氧碘化学激光器装置,使用简单,可以扩展到上千核.

摘要： 立式氧碘化学激光器(VertiCOIL)在无稀释气的条件下,氯气流量为117.6mmole/s时,平均输出功率2.25千瓦,化学效率达到21.1﹪,这一结果达到了同规模传统COIL的水平;比功率约14000W/mol·s-1是传统COIL的4倍.

摘要： 为了减小腔镜失调和外界振动对输出光束的影响,提出了氧碘化学激光器光学谐振腔的自准直控制,给出了具体的实现方案,针对激光准直仪和微位移驱动两部分进行了分析.确定了检测定位镜、激光准直仪、微位移驱动器等关键部件的设计参数.

摘要： 分析了化学法生成碘原子应用于COIL的优缺点,根据化学法生成碘原子的反应体系和氧碘化学激光器的反应机理建立了一维气体流动预混理论模型,从理论上研究了ClO2与NO反应生成Cl原子的产率随反应器压力的变化,加入HI的位置对生成I原子的影响,化学法生成碘原子代替碘分子注入到COIL中的小信号增益沿气流方向的变化,并与加入碘分子时进行了对比.

摘要： 氧碘化学激光器(COIL)波长1.315微米，是目前波长最短的化学激光器，大气损耗低，是高功率激光器研究的一个热点。要准确模拟COIL的激光提取特性，需要同时考虑混合、流动、化学反应和附面层生长等效应。目前的计算机水平尚达不到同时模拟的地步，各种模拟都作了不同程度的近似。本文提出了耦合各种效应模拟激光提取特性的设想，实现了波动光学与气体动力学程序的耦合模拟，得到了稳定的流场分布和激光场分布，模拟结果显示出了混合、化学反应、喷管尾流和激光腔上下壁附面层生长等效应对激光提取特性的影响。为深入认识光束近场分布和改善光束质量提供了一条可行的技术途径和理论工具。

摘要： 利用吸收光谱法对氮气为稀释气体的氧碘化学激光器(COIL)进行了水汽含量测量,在氯气流量保持不变的情况下,得到了水含量随发生器压力、稀释气体比例以及BHP温度的变化,测量结果显示气体流速是影响COIL水汽含量的主要因素.

摘要： 本文以无载气COIL实验器件的数据计算得到的混合喷管出口参数的平均值作为计算的入口条件对六种不同构型的扩压器模拟了从光腔入口至扩压器出口的流场,得出了各流场参数分布以及各组分分布;对不同构型扩压器的流场特点、总压恢复性能进行了分析;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响.计算结果表明:通过适当调整扩压器出口的背压,可以缩短气流由超声速状态转变为亚声速状态的距离,从而相应地缩短扩压器的长度.

摘要： 本文以无载气COIL实验器件的数据计算得到的混合喷管出口参数的平均值作为计算的入口条件对六种不同构型的扩压器模拟了从光腔入口至扩压器出口的流场,得出了各流场参数分布以及各组分分布;对不同构型扩压器的流场特点、总压恢复性能进行了分析;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响.计算结果表明:通过适当调整扩压器出口的背压,可以缩短气流由超声速状态转变为亚声速状态的距离,从而相应地缩短扩压器的长度.

摘要： 本文以无载气COIL实验器件的数据计算得到的混合喷管出口参数的平均值作为计算的入口条件对六种不同构型的扩压器模拟了从光腔入口至扩压器出口的流场,得出了各流场参数分布以及各组分分布;对不同构型扩压器的流场特点、总压恢复性能进行了分析;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响.计算结果表明:通过适当调整扩压器出口的背压,可以缩短气流由超声速状态转变为亚声速状态的距离,从而相应地缩短扩压器的长度.

摘要： 本文以无载气COIL实验器件的数据计算得到的混合喷管出口参数的平均值作为计算的入口条件对六种不同构型的扩压器模拟了从光腔入口至扩压器出口的流场,得出了各流场参数分布以及各组分分布;对不同构型扩压器的流场特点、总压恢复性能进行了分析;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响.计算结果表明:通过适当调整扩压器出口的背压,可以缩短气流由超声速状态转变为亚声速状态的距离,从而相应地缩短扩压器的长度.

摘要： 本发明涉及一种用于氧碘化学激光器高效扩压装置。该套装置连接在光腔与低温吸附或引射器之间，光腔出口气流通过高效扩压装置后静压提升。高效扩压装置分为超音速扩压段与亚音速扩压段两部分，气流经过超音速扩压段后压力提升、马赫数小于1，经过亚声速扩压后的气流可以承受约10torr的背压。该高效扩压装置可以承受10torr以内的背压，作为隔离段可以有效地维持光腔的稳定运转。氧碘化学激光器高效扩压装置通过有效扩压可以保证激光器光腔长时间稳定工作。

摘要： 本发明涉及一种用于氧碘化学激光器原料再生的电化学反应器及再生方法。该反应器由阴极板、阴极电极、阴极框、隔膜、阳极框、阳极电极、阳极板等按顺序组装在一起构成，其中阴极框和阳极框均为耐酸碱的聚合物加工而成，组装在一起后，阴极框与隔膜和阴极电极合围成阴极室，阳极框与隔膜和阳极电极合围成阳极室。该反应器可将氧碘化学激光器的产物—氯化钾或氯化钠的水溶液和氧气经电化学反应直接转化为氧碘化学激光器所需的化学原料—氯气、碱性过氧化氢溶液，从而实现氧碘化学激光器化学原料的再生。本发明适用于氧碘化学激光器化学原料的现场再生和重复利用。

摘要： 本发明涉及氧碘化学激光器的超音速氧碘混合喷管，具体地说是一种以氮气为稀释气的氧碘化学激光器超音速氧碘混合喷管，在喷管亚音速段设有两排碘喷口，其口径为Φ0.5mm，两排碘喷口之间的距离为2mm，两排喷口与喷管喉道之间的平均距离X1为3～5mm；喷管出口设计马赫数为2.2～2.8，对应的喷管每个单元喉道宽度X2为4～6mm、喷管出口的宽度X3为10～15mm。本发明通过对氧碘化学激光器超音速喷管的全新设计，使得氮气可以取代氦气作为氧碘化学激光器的稀释气，从而大大降低了氧碘化学激光器的运行成本，有利于氧碘化学激光器的工业应用。

摘要： 本发明涉及一种氧碘化学激光器化学原料的再生方法。该方法将电解技术和燃料电池技术结合，使氧碘化学激光器的产物—氯化钾或氯化钠的水溶液和氧经两步转化后得到了氧碘化学激光器所需的化学原料—氯气和碱性过氧化氢溶液，实现了氧碘化学激光器化学原料的再生。本发明适用于氧碘化学激光器化学原料的现场再生和重复利用。

摘要： 本发明提供一种新的氧碘化学激光器化学燃料的配制方法，即在室温下，大气压力下，将固体的碱金属过氧化物或超氧化物在搅拌下溶解于冰水混合物中配制而成的溶液，所得的溶液与氯气反应可高效的产生氧碘化学激光器中所需的单重态氧。这一配制方法所用的原料容易获得，且易储存运输，较传统COIL中的BHP液体配制过程更安全快捷。

摘要： 本发明涉及一种用于氧碘化学激光器高效扩压装置。该套装置连接在光腔与低温吸附或引射器之间，光腔出口气流通过高效扩压装置后静压提升。高效扩压装置分为超音速扩压段与亚音速扩压段两部分，气流经过超音速扩压段后压力提升、马赫数小于1，经过亚声速扩压后的气流可以承受约10torr的背压。该高效扩压装置可以承受10torr以内的背压，作为隔离段可以有效地维持光腔的稳定运转。氧碘化学激光器高效扩压装置通过有效扩压可以保证激光器光腔长时间稳定工作。

摘要： 本发明公开了一种氧碘化学激光器尾气处理方法和系统，属于尾气中污染物处理技术领域，包括：将氧碘化学激光器尾气排入排放管道内，首先利用活性炭对尾气进行Ⅰ级处理，吸收尾气中的碘；然后利用氨气对尾气进行Ⅱ级处理，氨气与尾气中的氯气反应生成氯化铵；随后利用喷淋液由上至下喷淋进行Ⅲ级处理，吸收氯化铵；最后排出尾气。通过在尾气中喷入浸渍活性炭和氨气，能够同时、高效处理尾气中的碘和氯，实现碘的回收再利用，氯化铵溶液可用作工业原料，工艺过程无污染物排放。

摘要： 本发明提供一种低温高静压氧碘化学激光器，是一种用于氧碘化学激光器的高压力运行喷管。该套装置连接在氧发生器与光腔之间，用于产生高静压气流。高压力运行喷管分为三部分：主气流O

摘要： 本实用新型公开了一种氧碘化学激光器尾气处理装置，属于尾气中污染物处理技术领域，包括设置在氧碘化学激光器排气出口的：尾气排放通道，连接激光器排气出口，氧碘化学激光器发射激光后排出含有氯和碘的尾气进入尾气排放管道；活性炭喷射模块，用于向尾气排放管道内均匀喷射活性炭粉末；滤袋，垂直于所述尾气排放通道布置，用于过滤吸收氯和碘的活性炭；活性炭收集仓，用于收集滤袋过滤下的活性炭；烟囱，设于滤袋的顶部，用于排放处理后的尾气。通过尾气排放通道接收从氧碘化学激光器排出的尾气，利用活性炭喷射模块与尾气混合，吸收尾气中的氯和碘。吸收了氯和碘的活性炭被滤袋滤出并被活性炭收集仓收集，剩余的气体通过烟囱排出。

摘要： 本实用新型公开了一种氧碘化学激光器尾气处理系统，属于尾气中污染物处理技术领域，包括排放管道、Ⅰ级处理模块、Ⅱ级处理模块、Ⅲ级处理模块和烟囱。将氧碘化学激光器尾气排入排放管道内，首先利用活性炭对尾气进行Ⅰ级处理，吸收尾气中的碘；然后利用氨气对尾气进行Ⅱ级处理，氨气与尾气中的氯气反应生成氯化铵；随后利用喷淋液由上至下喷淋进行Ⅲ级处理，吸收氯化铵；最后排出尾气。通过在尾气中喷入浸渍活性炭和氨气，能够同时、高效处理尾气中的碘和氯，实现碘的回收再利用，氯化铵溶液可用作工业原料，工艺过程无污染物排放。