| 研究概要 |
ガスダイナミックレーザーは,高温・高圧の気体のエネルギー励起緩和により気体分子の数密度反転を,超音速流中での急膨張・急冷却を用いて実現するものである. 本研究は,作動気体として,3つの振動モードを持つ炭酸ガス(CO_2)を用い,連続発振を実現するため燃焼駆動式としたCO_2ガスダイナミックレーザーの特性を数値的に得ることを目的としている. 当該レーザー発振器は,燃焼系,超音速流系,共振系から成るので,これらの特性を数値計算コード化し,燃料/酸化剤の組み合わせを与えればレーザー特性が得られる数値ガスダイナミックレーザーを構成した. 得られた成果は次の通りである.
1.燃焼器内の燃焼温度,燃焼生成物の計算コードの作成 平衝燃焼計算によって,燃料/酸化剤の組み合わせによる燃焼温度,燃焼生成物を得る計算コードを作成した. 2.超音速ノズル内の流れ場の計算コードの作成 ノズル形状を与えて二次思オイラー方程式を解き,流れ場の諸量を得る計算コードを作成した. 3.レーザー微小信号利得の計算コードの作成 作動気体中の成分気体の振動緩和方程式を,2項における流体力学的方程式と組み合わせて微小信号利得を計算するコードを作成した. これを用いて,炭酸ガス,窒素,酸素,一酸化炭素,水から成る作動気体系の微小信号利得を得た. この結果,酸素,一酸化炭素を含む場合は微小信号利得が低下することがわかった. また,CCノズル(円孤ノズル),Sノズル(直線ノズル),SFMLノズル(衝撃波無しノズル)の3種の形状による微小信号利得の比較から,SFMLノズルが最も優れていることがわかった. 実験結果との一般も概ね良好である.
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