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能量密度较高的激光束在近封闭环境下(管道、方腔等)传输与变换时，激光束会与通道内的气、固体介质发生各种线性和非线性相互作用，从而影响光束的传输质量。本文研究分析了激光在近封闭环境下传输时与气体介质发生相互作用的各种机制和条件，发展了相应的理论分析模型，建立了针对这一问题的较完备的仿真分析手段和方法，并应用于实际问题的分析研究，为相关应用提供了必要的参考和设计依据。
本文首先针对激光在近封闭环境下传输时气体影响机制进行了全面深入地研究，分析指出：在该环境下，由于气体介质处于近封闭状态，外界或激光热效应引起的气流速度较低，而且须考虑粘性、管壁等因素的影响，此外，由于管道结构的原因，其中的湍流状态已不满足通常的大气统计模型。因此，简单沿用大气传输研究中对流场的等压近似处理方法和折射率起伏统计模型难以准确地刻划此时的流场密度分布，需要采用完全的Navier-Stokes方程进行处理。
针对近封闭环境下光路复杂的特点，研究采用广义稳相法或广义积分法结合快速傅里叶变换技术求解光场的技术路线，同时研究了通过对亥姆赫兹方程直接进行差分计算的方法来解决光传输的计算问题，较好解决了包括折叠光路在内的复杂光路光传输的计算。
为解决激光在近封闭环境传输中气体介质在低速状态下的密度变化求解问题，研究应用可压流模型和不可压流模型处理这种流体力学问题求解中极少遇到、难以处理的低速可压缩流，并发展了弱可压流的求解方法，结合采用k-ε二方程湍流模型，可以较好地处理封闭环境下粘性流动、热对流、压差驱动对流、湍流等流场状态的求解问题。并对相应的离散计算方法进行了深入研究，所建立的方法可保证求解精度和收敛稳定性。
建立了具有较好人机界面、功能较强的仿真分析软件平台，并用以对激光内通道传输气体效应影响进行了仿真研究。重点研究了高斯光束和平顶空心高斯光束的传输特性。仿真分析表明：较高能量密度激光束在封闭环境下传输时与光路上气体介质相互作用会使传输光束发生畸变，导致远场光斑能量聚焦度下降、光斑碎裂和漂移等现象的产生，而且在有光路交叠的情况下这一问题会愈发严重，需采用针对措施加以解决。通过仿真分析指出，采用沿管道纵向吹入对激光无吸收的气体对管道内空气进行置换可有效缓解激光热效应的影响，而且吹气时应采用大气量、低速度的方式，这样既可有效地进行气体介质置换，又可减小湍流、剪切流的产生及其对传输光束造成的畸变效应。这些结论为有关应用提供了重要的参考依据。
利用所建立的仿真分析平台研究了飞行器外流场对机载光学设备的气动光学效应问题，拓展了平台的应用领域，并为机载气动光学效应研究建立了初步的基础。