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第 卷第 期 强 激 光 与 粒 子 束 ， ２１ ７ Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．７ 　 　 年 月 ， ２００９ ７ ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ Ｊｕｌ． ２００９ 　 　 文章编号： （ ） １００１４３２２２００９０７０９７７０５ 　 化学氧碘激光器内流场亚跨超音速 混合的大涡模拟研究 怀 英， 贾淑芹， 金玉奇 　 　 　 （中国科学院 大连化学物理研究所 化学激光重点实验室，辽宁 大连 １１６０２３） 摘 要： 利用大涡模拟对化学氧碘激光器内的亚跨超音速混合过程进行模拟分析，其结果表明了大涡模 　　 　 　 拟对这种低压、低密度、亚跨超音速及夹杂多种介质的化学流场的可执行性。与传统的雷诺平均仿真结果相比 较，大涡模拟能掌握更多的流场细节数据，能够对混合过程进行精准地判断和分析。在此基础上，提出了碘流 反向 入流的设计方案以增强混合程度，计算表明采用此种方案在相应出光面上平均小信号增益系数提高了 ４５° ５％。 关键词： 大涡模拟； 混合度； 超音速化学流场； 小信号增益； 化学氧碘激光 　　 　 　 　 　 　 中图分类号： Ｏ３５ 文献标志码： Ａ 　　 　 　　　　 　 ［］ １ 超音速化学氧碘激光（ ） 的介质混合主要发生在亚跨超音速的喷管内，介质在此区域的混合和反 ＳＣＯＩＬ 　　 应程度是决定激光器化学效率的重要因素，由于流场的高速性，流体在混合喷管内的滞留时间仅为 量级， ｍｓ 要掌握此区间介质的传导和混合过程，对研究手段的精准性提出了很高的要求。在以数值方法为研究手段的 ［ ］ ２４ 工作中 ，以往很多的工作还处于机理性研究阶段，验证了在亚跨超音速流场中由于边界层等因素影响，会出 现层流至湍流的突变过程，其中的不稳定波占了主导作用，并对介质的混合和分布产生本质性改变。为了给进 一步的流场参数优化提供理论判据，首先需解析各湍流结构的运动机理，由于各涡旋结构在时间上经历着产 生、扩张、叠加、脱活等一系列的过程，以往很多基于定常层流假设的流场求解模式在解决此类问题上已不再具 ［］ ５ 有可参考性。基于湍流机理的仿真，国内外采用较多的方法是雷诺平均法（ ） 。 采用平均的理 ＲＡＮＳ ＲＡＮＳ 念，将任何变参量都分解为时间平均值和脉动值，直接