极板构型对脉冲等离子体推力器性能影响

极板是脉冲等离子体推力器(PPT)的关键部件之一,极板构型对PPT性能有重要影响。分析表明:保持极板其他参数不变,增大极板张角或减少极板末端宽度都会提高推力器效率的理论上限。以理论分析为指导,分别对采用矩形、梯形和舌形三种形状极板的0°、28°、54°和74°张角共12套极板的PPT性能进行了实验研究,结果表明:对于不同形状的极板,极板张角对PPT性能的影响呈现出不同的规律;元冲量和单脉冲烧蚀质量随极板张角的变化规律基本相同;比冲随极板张角的增大先减小后增大,存在一个转折张角,对于不同形状的极板,其转折张角不同;在不同的极板张角下,极板形状对推力器效率具有不同的影响规律。     

脉冲等离子体推力器羽流的粒子模拟

目前微小卫星正在积极地发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究.将DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法与一维MHD放电模型相结合,一体化模拟NASA Glenn PPT羽流,对不同出口偏转角的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较.计算结果显示引入出口速度的偏转角提高了模型的羽流扩散能力,羽流的扩散角是影响羽流的一个主要因素.     

脉冲等离子体推力器羽流场数值分析

为掌握脉冲等离子体推力器的羽流特性,考虑磁场对等离子体羽流的影响,结合DSMC和PIC方法建立了粒子-流体混合模拟模型,以磁流体力学模拟提供入口条件对推力器羽流开展了三维数值研究,并通过朗缪尔三探针诊断对计算结果进行了验证。研究表明,羽流膨胀过程中各组分的动力学行为差异明显;放电电流振荡会导致产生低速离子群,并会加重离子回流;电磁加速是羽流等离子体主要的加速机制,磁场对推力器羽流的流动具有重要作用。     

液体火箭发动机碳/碳复合材料喷管烧蚀分析

对液体火箭发动机碳／碳复合材料喷管的烧蚀过程进行研究。理论模型包括固相和气相守恒方程。气相湍流反应边界层流动应用质量加权平均控制方程分析，喷管壁温分布由非稳态传热方程进行数值计算获得。分析了推进剂混合比、液膜冷却量、燃烧室压力、壁面材料的密度对烧蚀速率的影响。     

烧蚀材料对辐射烧蚀驱动的Richtmyer Meshkov不稳定性影响

在惯性约束聚变靶丸内爆过程中,辐射烧蚀所产生的冲击波经过带有扰动的界面时,会触发Richtmyer-Meshkov不稳定性。惯性约束聚变内爆靶丸一般使用掺杂的CH塑料或者掺杂的Be材料作为烧蚀层,为了探索Be和CH塑料烧蚀层对Richtmyer-Meshkov不稳定性抵抗能力,对界面预制单模正弦扰动的双层靶中Richtmyer-Meshkov不稳定性发展过程进行了理论分析与数值模拟。理论分析认为Richtmyer-Meshkov不稳定性线性增长率和X射线辐射温度、界面扰动波长、扰动振幅以及烧蚀层密度有较大关系。使用辐射流体力学程序对辐射温度高达100 eV的黑体谱X射线烧蚀界面带有扰动的双层靶进行了模拟。模拟结果表明,在相同的辐射烧蚀条件下,CH塑料/泡沫(CH/Foam)靶界面扰动增长比Be/Foam快,密度较大的Be对Richtmyer-Meshkov不稳定性具有更强的抵抗能力。该研究结果对惯性约束聚变内爆靶丸的设计具有重要的参考价值。     

空间推进系统工作过程故障仿真

以凝胶推进剂空间推进系统为研究对象,对该系统异常工作的动态性能进行了分析和研究.为了获得空间推进系统故障模式,把空间推进系统工作过程的故障特性方程与其正常数学模型相结合,采用Visual C 编程工具对导管泄漏故障、过滤网阻塞故障、电磁阀故障和喷管烧蚀故障进行了模拟,从而为空间推进系统智能化故障诊断奠定了基础.     

数值计算方法在液体推进剂火箭发动机瞬变过程计算中的若干应用

本文用数值计算的方法对双组元液体推进剂姿态控制发动机的脉冲工作,四机并联工作,变推力工作的瞬变过程作了计算分析。同时还就推进剂中含有少量气体以及输送系统管道中的蓄能器对发动机瞬变过程的影响作了计算分析。计算结果表明,在发动机的研制阶段,数值计算方法可用来模拟发动机的瞬变过程。     

流过泰氟隆烧蚀表面的化学非平衡粘性激波层数值研究

本文对有泰氟隆烧蚀的化学非平衡粘性激波层流场进行了数值模拟。应用空间推进与总体迭代相结合的求解方法，采用１９组元、２９种反应的空气—泰氟隆化学反应系统，对化学非平衡粘性激波层流场与泰氟隆壁面烧蚀传热过程进行耦合求解，研究了平衡催化壁和非催化壁条件对粘性激波层烧蚀流场的影响。     

基于Simulink的磨损火炮内弹道仿真

火炮内弹道性能直接决定火炮的首发命中率和首群覆盖率,为提高高膛压滑膛坦克炮射击效果,补偿因烧蚀磨损造成的内弹道性能下降,在分析火炮烧蚀磨损内弹道学理论的基础上,建立了基于烧蚀磨损的滑膛坦克炮内弹道数学模型和基于MATLAB/Simulink的内弹道仿真模型。对滑膛坦克炮内弹道进行了数值模拟,得到了不同烧蚀磨损情况下火炮内弹道性能的变化曲线,将仿真结果与实验数据进行了分析比较,结果表明:仿真结果与实验数据基本吻合。验证了模型的可行性,仿真结果可为磨损火炮的内弹道性能修正提供参考,同时,基于Simulink的内弹道仿真模型的建立更有利于后续模型的工程化应用,可实现与硬件设备的紧密结合,为烧蚀磨损火炮内弹道性能的研究应用提供了新思路。     

泰氟隆烧蚀产物对电子密度的影响

采用WNND格式,对有泰氟隆烧蚀产物引射的化学非平衡NS方程进行了数值模拟。采用7组元纯空气化学反应和19组元、28种反应的空气—泰氟隆化学反应系统,对照计算了壁面有泰氟隆烧蚀产物引射和纯空气绕流两种流场,研究了泰氟隆烧蚀产物对电子密度的影响。     

Research on 2D Model of Capillary Discharge Plasma

The physical process of capillary discharge in a PE tube utilized in electro-thermal-chemical(ETC)guns was investigated.ETC guns can enhance the ignition and combustion of propellant in order to reduce the ignition delay and increase muzzle velocity of the projectile.A key component in ETC gun is the capillary plasma source.In this paper,a 2D steady state model of discharge was built by using magnetic hydrodynamics method.It took the plasma energy balance,material ablation,mass and momentum conservations in a quasi-neutral plasma region into account.Also,the effect of different compositions and PE concentration distribution were considered.In order to evaluate the validation of this model,the simulation results are compared with former works.     

激光推力器液体工质注入系统设计

工质注入系统是液体推进剂激光推力器必不可少的一个组成部分。设计并加工了一套脉冲式液态工质注入系统,解决了工质注入和激光脉冲输出同步的问题;并实现了用相位多普勒粒子分析仪对脉冲式雾化液滴性能参数的测试。     

太阳能热推力器二次聚光器再生冷却过程

为克服太阳能热推力器折射式二次聚光器容易破裂的缺点,本文采用再生冷却技术,对二次聚光器与推力室进行了一体化设计,并对该过程进行了流动与传热仿真。仿真结果表明,该设计可有效地降低聚光器的工作温度至1600K以下,热应力分析表明可有效降低其破裂的可能性。同时该设计可预热推进剂至500K以上,提高了系统的能量利用效率。通过进一步对吸收腔内的热辐射分析发现,工质流动对吸收腔壁温影响较小,吸收腔壁面仍然可以维持2400-2600K的高温。     

低温推进剂供应管道系统充填过程的动力学模型

研究了低温推进剂液体火箭发动机供应管道系统充填过程的建模问题。低温推进剂的充填相变过程采用均相模型,对推进剂充填管道系统进行有限元分割,应用基本守恒定律于充满推进剂的单元和充满气体的单元,两相单元采用等效流容方程,建立了低温推进剂管道充填过程的有限元状态变量模型。充填的容腔视为两相单元,建立了其动力学模型。利用本文的模型,对液氢、液氧推进剂的管道充填过程进行了仿真计算,给出了有关计算结果。     

Analysis on damage characteristics and detonation performance of solid rocket engine charge subjected to jet

To further explore the damage characteristics and impact response of the shaped charge to the solid rocket engine (SRE) in storage or transportation, protective armor was designed and the shelled charges model (SCM)/SRE with protective armor impacting by shaped charge tests were conducted. Air overpressures at 5 locations and axial acceleration caused by the explosion were measured, and the experimental results were compared with two air overpressure curves of propellant detonation obtained by related scholars. Afterwards, the finite element software AUTODYN was used to simulate the SCM impacted process and SRE detonation results. The penetration process and the formation cause of damage were analyzed. The detonation performance of TNT, reference propellant, and the propellant used in this experiment was compared. The axial acceleration caused by the explosion was also analyzed. By comprehensive comparison, the energy released by the detonation of this propellant is larger, and the HMX or Al particles contained in this propellant are more than the reference propellant, with a TNT equivalent of 1.168–1.196. Finally, advanced protection armor suggestions were proposed based on the theory of woven fabric rubber composite armor (WFRCA).     

非平衡等离子体及其军事应用研究进展

高气压非平衡等离子体是当今世界经济、军事强国竞相研究的焦点,涉及工业、军事的高能物质(活性粒子)加工及其辐射的等离子体源及反应器(室)。目前,高气压非平衡等离子体及其源的研究局限于弱(电场)电离放电范畴,存在等离子体浓度低、能耗甚高和体积庞大等问题。为此,研究外加非均匀强电场、空间电荷形成的本征电场对离子的作用力及其运动规律,以便解决形成高浓度等离子体的方法及离子从强电场束缚中引出去的问题,为研制强电离放电非平衡等离子体源提供了理论基础及加工方法,此源外输的等离子体束的浓度有望达到1014/cm3。等离子体源及反应器可以做到微型化,每立方厘米有效放电体积处理气量高达15m3/h。它的体积、能耗、一次造价、运行成本等也将成万倍地降低,解决了等离子体工程化的现存问题;也能解决困扰世界各军事强国的飞行器等离子体隐身、减阻及天线的应用理论与方法问题。     

固体推进剂裂纹摩擦热点形成细观模型分析

分析机械撞击载荷作用下复合固体推进剂内部裂纹摩擦形成热点过程。研究在压应力与剪切应力作用下闭合裂纹滑移、扩展、摩擦生热、热扩散、推进剂热分解及与气相产物相互作用。利用断裂力学、热传导、推进剂热分解动力学方法,建立裂纹摩擦热点细观模型。通过模型数值计算,探讨推进剂裂纹摩擦产生高温热点的过程和条件。分析计算表明裂纹摩擦和扩展可导致推进剂形成高温热点。     

单基发射药的热自燃数值模拟与其剩余能量变化研究

建立了单基发射药柱热自燃的数学模型 ,根据模型利用数值模拟的方法计算了单基发射药的中心温度与其剩余能量 ,并对中心温度的模拟结果与实验结果进行了比较。解决了其热分解动力学参数的非唯一性问题 ,为装填有单基发射药各种弹药的热自燃计算提供了依据