Лазеры газодинамические

Для решения задач течения многоатомных смесей в газовых и газодинамических лазерах необходимо еще более детальная информация о микроструктуре течения, в частности о распределении частиц по квантовым уровням, вероятностям излучательных переходов и т. п. Наконец, при исследовании проблемы управляемого термоядерного синтеза, существенной частью которой являет- [c.122]

Остановимся более подробно на классе задач, характеризуемом сильной уровневой неравновесностью, приводящей в ряде случаев к эффекту инверсии населенностей и усилению вынужденного излучения. Будем называть этот класс задач задачами лазерной газодинамики. На возможность существования эффекта инверсии населенностей при быстром расширении или нагревании газа было указано впервые в работах [40, 41]. В связи с созданием газодинамических лазеров (ГДЛ) на основе СОг проводились подробные исследования сверхзвуковых течений смесей многоатомных газов в соплах [42]. Однако и другие газодинамические течения обладают лазерными свойствами. Так, было показано, что эффект инверсии населенностей имеет место за ударными волнами [43, 45], в ударных и энтропийных слоях при обтекании тел [44, 45], в течениях расширения Прандтля — Майера при развороте потока около обтекаемых тел [45], в нестационарных течениях сжатия [45] и расширения за взрывными волнами [46]. [c.123]

Дальнейшим развитием метода явилось рассмотрение модели смеси газов или отдельных мод многоатомных молекул, что необходимо при расчете течений в газодинамических лазерах [59]. [c.127]

Это позволяет сделать следующая система (см. рис. 8.4.6). Она состоит из трубопроводов Т и Т2 с регулируемой подачей газообразного азота (который не поглощает излучение СОг-лазера) в их концы. Расход и соответствующая линейная скорость потока азота по трубопроводам подбирается таким образом, чтобы компенсировать диффузионный поток фреона из реактора (в центре рисунка). Регулировкой разницы в подаче азота компенсируется газодинамический поток, возникающий из-за несимметричности в конструкции реактора. Кроме того, на входе и выходе реактора установлены дополнительные газодинамические устройства К и К2 для поддува азотом. Эти меры позволяют сосредоточить газ только в центральной зоне реактора, где и расположена область перетяжки Ьр. [c.467]

Поскольку в химических лазерах единственной входной энергией является энергия инициирования, их эффективность, характеризуемая отношением энергии на выходе к энергии на входе, очень высока и возможно даже создание чистых химических лазеров, совсем не требующих входной энергии. Высокая эффективность химических лазеров связана и с большой выходной мощностью. Действительно, в 1970 г. Вуд и др. провели исследование импульсных лазеров, появившихся после галогеноводородного лазера, в котором применялся ТЕ-разряд в результате оказалось, что самым высоким выходом (4,2 кДж) обладает НР-лазер. Кроме того, и в непрерывных лазерах выход по опубликованным данным достигает 30 кВт, что превосходит выход газодинамического СО -лазера. [c.53]

Конечно, возможно применение и других типов накачки. Например, инверсную населенность можно достичь и в процессе химических реакций (химические лазеры) или в результате очень быстрого адиабатического расширения (газодинамические лазеры) [1], [c.28]

В настоящей главе описаны течения газа в плоских и осесимметричных соплах. Несмотря на различные назначения сопел в технологических установках, таких как реактивные двигатели, аэродинамические трубы, МГД-генераторы, газодинамические и химические лазеры, в них можно выделить три характерные области течения дозвуковую область течения в сужающейся части, трансзвуковую область в окрестности минимального сечения и сверхзвуковую область в расширяющейся части сопла. Для таких сопел характерны значительные продольные и поперечные градиенты газодинамических параметров, обусловленные ускорением потока до значительных сверхзвуковых скоростей на малой длине. [c.146]

Течение газа в сопле иногда состоит из параллельно движущихся потоков газов с различными физическими свойствами. Такие течения возникают в жидкостных двигателях при наличии завесно-го охлаждения, в двигателях твердого топлива, когда в окрестности стенки сопла имеет место течение чистого газа, свободного от частиц, а также в некоторых типах двигателей малой тяги и в соплах газодинамических лазеров. Очевидно, что такие течения сопровождаются перемешиванием газов различных слоев и диффузией различных компонент, входящих в их состав. Изучение таких течений с учетом вязкой диссипации, смешения и диффузии представляет весьма сложную задачу как для экспериментального, так и для теоретического исследования. В то же время во многих практически важных случаях смешение не оказывает существенного влияния на параметры течения в целом и его можно не учитывать. Ниже будут изучены именно такие течения. [c.181]

Нестационарные задачи газодинамических внутренних течений имеют многочисленные приложения 12,13]. В последние годы большой интерес уделяется исследованию распространения по соплу возмущений, задаваемых в его входном сечении, и задачам запуска сверхзвукового сопла. Первая из них в линейной постановке рассмотрена в 3.6. Вторая задача обсуждается ниже. В настоящее время проведено значительное число исследований по запуску сверхзвуковых аэродинамических труб, ударных труб переменного сечения, по изучению импульсных газодинамических лазеров, связанных с проблемой запуска сверхзвукового сопла [12, 21, 22, 42-44, 104, 226, 262]. [c.242]

Более сложными являются вычисления равновесных параметров, устанавливающихся после завершения химических превращений. В этом случае необходимо рассчитать равновесный состав, используя один из методов, рассмотренных в следующем разделе. Например, чтобы вычислить скорость детонации, надо найти равновесный состав продуктов и их удельную энтальпию. Определение равновесного состава необходимо также для расчета адиабатической температуры пламени, характеристик продуктов истечения в ракетных двигателях и процессов в пред-сопловом объеме газодинамических лазеров на продуктах сгорания. [c.418]

Метод лазерного испарения металлов использован в работе [75] для генерации потоков нейтральных атомов углерода, алюминия, кобальта, кадмия и свинца в диапазоне интенсивностей излучения лазера 10 —10 ° Вт/см . Для генерации лазерной плазмы применено импульсное излучение с Х = 1,06 мкм с длительностью 10 НС и энергией 60 мДж/импульс. При достижении интенсивности падающего излучения выше некоторого предела происходит испарение поверхностного слоя образца. Энергетические спектры атомов, полученных при испарении, имеют симметричную форму. Интенсивности потоков, направленных перпендикулярно плоскости образца, составляют (1,6—3,2) 10 2 атом/импульс со скоростью в максимуме распределения (3—8)-10 рм/с. Обнаружено, что с ростом атомного номера увеличивается ширина распределения и максимум смещается в область больших энергий. Энергии атомов лежат в пределах от 0,5—4 эВ для С до 12—40 эВ для РЬ. Потоки атомов возникают при термическом испарении с газодинамическим ускорением пакетов атомов при расширении в вакууме. При увеличении интенсивности излучения до (1—1,5)- 108 Вт/ом2 обнаружен сильный рост кинетической энергии атомов, [c.145]

Разновидностью твердых усилителей света можно считать полупроводниковые лазеры, мощность которых достигает нескольких сотен ватт. К ним относятся, например, кристаллы арсенида галлия. Наиболее известный газовый лазер представляет собой смесь неона с гелием, в которой с номо1Щ>ю тока высокой частоты или постоянного тока возбуждается газовый разряд. Новейшие варианты газовых лазеров-газодинамические лазеры-могут развивать длительные мощности до 100 кВт. [c.146]

В зависимости от используемого рабочего тела (активной среды) различают лазеры твердотельные, жидкостные, газовые, молекулярные электроионизационные, газодинамические, химические и на красителях [10]. [c.97]

Развитие теории турбулентности и турбулентного горения, как и развитие любой физической теории, невозможно без тесной и непрерывной связи с экспериментом. Поэтому большое вйимание уделяется подбору и анализу экспериментальных данных, иллюстрирующих принятые гипотезы и сделанные выводы. Развитые в монографии методы могут быть использованы в научных и прикладных задачах, связанных с исследованием влияния турбулентности на протекание химических реакций (например, в химической технологии, в газодинамических лазерах и т.д.). Авторы надеются, что данная монография будет способствовать дальнейшему взаимному проникновению и обогащению методов теории турбулентности и теории турбулентного горения и стимулировать новые исследования на стыке этих двух теорий. [c.6]

Проводится обзор проблемы получения уравнений и соответствующих граничных условий для движения смесей реагирующих газов исходя из кинетической постановки вопроса. Применяется асимптотический метод многих масштабов. Вся область течения разделяется на зоны, различающиеся характером поведения изучаемых величин (газодинамическая зона, пограничный спой, слой Кнудсена). Каждая зона характеризуется своими уравнениями движения среды. Граничные условия получаются на основе анализа поведения функций распределения в слое Кнудсена. Существенно, что граничные условия имеют, вообще говоря, смешанный тип уже в первом приближении. Подробно рассмотрено движение газа с возбужденными внутренними степенями свободы, практически важное в некоторых вопросах аародинамики, газодинамических лазерах и т. п. Иллюстраций 10. Библиогр. 70 назв. [c.146]

В настоящее время сопла используются при решении многих научных и технических проблем. Исторически первые применения сопел связаны с паровыми турбинами, в которых они были использованы шведским инженером де Лавалем. Развитие аэродинамики больших скоростей потребовало создания лабораторных методов эксперпментальпого исследования высокоскоростных потоков и положило начало применению сопел в аэродинамических трубах. В последние десятилетия возникла еще одна область практического использования сопел в качестве генераторов рабочего тела в МГД-устройствах и в газодинамических и химических лазерах. [c.7]

Плоские и осесимметричные течення. Плоские и осесимметричные течепия изучались в работах [20, 89, 109, 205, 227], при этом в [20, 227] решалось обратная задача теории сонла, в [205] рассмотрено теченпе в сонлах газодинамических лазеров с учетом вязких эффектов. [c.286]

В работе [89] представлены результаты чпслешюго профилиро- ваиия и анализа влияния формы сопла и газодинамических параметров на характеристики газодинамических лазеров. [c.288]

Для газодинамического лазера, работающего на смеси газов СО2 + N2 + Н2О, проведен анализ влияния геометрических параметров исследованных классов сопел на величину коэффициента эффективности сопла [112]. Получено, что для сопел второго класса средний по сечеиию коэффициент на выходе на 0,04 превышает соответствующее значение для сопел первого класса. Однако в выходном сечении сопел второго класса реализуются существешю неравномерные распределения газодинамических параметров. Продольная составляющая скорости и число Маха М при удалении от оси уменьшается, а давление и плотность увеличиваются. Так, неравномерность по числу М может составить около 60 %. Наличие такой сильной неравномерности газодинамических параметров на срезе сопла может привести к дополнительным газодинамическим возмущениям, в результате действия которых в колебательно-ре-лаксирующем потоке за срезом сопловой решетки может быть потеряна часть колебательной энергии. [c.289]

В ракетных двигателях малой тяги, в гиперзвуковых аэродинамических сонлах и сонлах газодинамических лазеров размеры критического сечения и полное давление могут быть такими, что число Рейнольдса Р1в = изменяется в диапазоне 10 — 10 . [c.343]