倍频组件肩负高能激光频率转换,是打靶核心部件,其内光学元件能否保持高洁净度关系激光的高效能频率转换和光学元件的激光损伤阈值,是制约ICF(Inertial Confinement Fusion)发展的瓶颈问题。激光通过倍频组件时,其内的光学元件会迸溅出气溶胶颗粒,这些颗粒污染物一旦再次接触到光学元件,激光再次通过表面附着颗粒污染物的光学元件时将会发生严重的二次损伤,极大地降低了光学元件的使用寿命和装置的负载能力。并且倍频组件内光学元件较多(4~5块),光学元件间会产生互相影响,且装置内结构紧凑、机构复杂,加重了装置的污染程度,所以保证倍频组件内的洁净度对于终端光学组件稳定、持续运行具有重要意义。本文以倍频组件内的颗粒污染物为研究对象,采用两相流方法研究了高能激光部件内颗粒污染物在低速层流风和高速风刀流体耦合作用下的颗粒污染物冲扫和光学元件污染防护过程。在不影响光学元件正常工作的前提下,实现对光学元件表面与气溶胶颗粒相隔离并实现其快速置换,保证倍频组件内的洁净度,提高装置的寿命与负载能力。首先对原型倍频内光学元件表面的颗粒污染物的空间演化状态进行了研究。利用颗粒轨道模型对激光损伤迸溅出的颗粒污染物的轨迹进行追踪,通过对不同初始状态的粒子的运动轨迹仿真计算,分析光学元件表面的颗粒污染物的堆积原因,针对不同初始状态的颗粒污染物提出对应的洁净方法,确立了在拉大晶体间距的前提下,在层流风与风刀相耦合的吹扫方式下对倍频组件进行洁净吹扫。其次,在避免对光学元件产生影响的前提下研究风刀的配置参数,研究发现当风刀的入口压力不大于0.2MPa,即风刀的出口速度不超过40m/s时,保证了光学元件面温差小于0.2℃;分析了不同初始状态的颗粒污染物的衰减距离,在层流与风刀相结合的吹扫系统下,得出了粒子的衰减距离与晶体间距关系,发现光学元件间的间距不小于170mm时,该吹扫系统可以达到最佳的吹扫效果,且该吹扫效果不受装置放置角度的影响。此外,研究了镂空度为50%的回流板对原型倍频的气流回流影响,获得了回流腔的最小高度。再次,利用丝丛法与风速仪对风刀贴壁吹扫形成的风幕进行实验探究,对风刀吹扫形成的风幕特性进行了探究。根据风幕的宽度与气体流动的导流比对晶体框上的导流口进行设计,对结构优化后的单路模型的出口气流进行回流分析,并研究了层流和风刀耦合吹扫系统对回流高度影响规律,研究发现回流板处不产生涡流的回流腔最小高度为100mm。最后,对集束原理模型在不同放置角度下进行吹扫实验,利用图像处理技术对颗粒污染物的传播规律进行分析。并针对原型倍频搭建实验台,利用粒子计数器对回流腔高度进行实验探究,并且对单路原理模型的回流板状态进行分析,得到的最佳高度与仿真结果相符。