ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕРХЗВУКОВОГО ХИМИЧЕСКОГО КИСЛОРОД-ЙОДНОГО ЛАЗЕРА С РАЗЛИЧНЫМИ ВАРИАНТАМИ СМЕШЕНИЯ ПОТОКОВ

Ю. Н. Дерюгин, Б. А. Выскубенко, Д. К. Зеленский, С. П. Ильин, Ю. В. Колобянин, Е. А. Кудряшов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2012. Вып.4. С. 27-38.

Приводится математическая модель и трехмерная расчетная методика для исследования структуры неравновесных потоков и определения энергетических характеристик химического кислород-йодного лазера. Математическая модель включает в себя основные кинетические процессы в активной среде лазера и процессы генерации лазерного излучения как в устойчивом, так и неустойчивом резонаторе. Трехмерная расчетная методика основана на решении как полных, так и параболических уравнений Навье-Стокса и позволяет описывать неравновесные течения до- и сверхзвуковых потоков (в том числе в области резонатора), смешение сверхзвуковых потоков и определять энергетические характеристики лазера.
       Численно исследованы энергетические характеристики сверхзвукового кислород-йодного лазера со смесевыми устройствами различного типа. Для каждого типа смесевого устройства определены оптимальные условия по геометрии и составу инжектируемого газа, при которых реализуются максимальные энергетические характеристики лазера. Показано, что все рассмотренные конфигурации смесевых устройств применимы и позволяют получить достаточно высокие энергетические характеристики лазера. Максимальные характеристики получены для соплового блока с трехрядным трубчатым инжектором: мощность излучения 99 кВт, удельный энергосъем 300 Дж/г, химическая эффективность 35%, что хорошо согласуется с достигнутыми экспериментальными результатами (рис. 12, табл. 6, список лит. - 11 назв.).