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《脈沖等離子體推力器羽流場數(shù)值分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第３５卷第５期國防科技大學(xué)學(xué)報(bào)Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．５２０１３年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯｃｔ．２０１３脈沖等離子體推力器羽流場數(shù)值分析謝澤華，周進(jìn)，張銳，李自然（國防科技大學(xué)高超聲速沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙４１００７３）摘要：為掌握脈沖等離子體推力器的羽流特性，考慮磁場對等離子體羽流的影響，結(jié)合ＤＳＭＣ和ＰＩＣ方法建立了粒子－流體混合模擬模型，以磁流體力學(xué)模擬提供入口條件對推力器羽流開展了三維數(shù)值研究，并通過朗繆爾三探針診斷對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究表明，羽流膨脹過程中各組分
2、的動力學(xué)行為差異明顯；放電電流振蕩會導(dǎo)致產(chǎn)生低速離子群，并會加重離子回流；電磁加速是羽流等離子體主要的加速機(jī)制，磁場對推力器羽流的流動具有重要作用。關(guān)鍵詞：脈沖等離子體推力器；羽流；粒子－流體混合模擬；磁流體力學(xué)中圖分類號：Ｖ４３５．１１文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號：１００１－２４８６（２０１３）０５－００６７－０７ＮｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｌｕｍｅｆｉｅｌｄｏｆａｐｕｌｓｅｄｐｌａｓｍａｔｈｒｕｓｔｅｒＸＩＥＺｅｈｕａ，ＺＨＯＵＪｉｎ，ＺＨＡＮＧＲｕｉ，ＬＩＺｉｒａｎ（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＳｃｒａｍｊｅｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙ
3、，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｐｌａｓｍａｐｌｕｍｅ，ａｈｙｂｒｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｆｌｕｉｄｍｏｄｅｌｃｏｍｂｉｎｉｎｇＤＳＭＣａｎｄＰＩＣｍｅｔｈｏｄｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｐｌｕｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｐｕｌｓｅｄｐｌａｓｍａｔｈｒｕｓｔｅｒ．Ｂｙｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇａｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｏｄｅｔｏｐｒ
4、ｏｖｉｄｅｉｎｌｅｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｉｓｍｏｄｅｌｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｌｕｍｅｆｉｅｌｄ．ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｒｉｐｌｅＬａｎｇｍｕｉｒｐｒｏｂｅｓ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｓｐｅｃｉｅｓ．Ｉｔｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉ
5、ｏｎｏｆｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔｗｉｌｌｌｅａｄｔｏｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆａｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｏｎｓ，ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅａｇｇｒａｖａｔｉｏｎｏｆｂａｃｋｆｌｏｗｏｆｉｏｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｏｂｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｌａｓｍａａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｒｕｓｔｅｒｐｌｕｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄ
6、ｓ：ｐｕｌｓｅｄｐｌａｓｍａｔｈｒｕｓｔｅｒ；ｐｌｕｍｅ；ｈｙｂｒｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｆｌｕｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ脈沖等離子體推力器（ＰｕｌｓｅｄＰｌａｓｍａＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ，ＤＳＭＣ）處理重粒子之間Ｔｈｒｕｓｔｅｒ，ＰＰＴ）是一種比沖高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、的碰撞，以單元粒子法（ＰａｒｔｉｃｌｅｉｎＣｅｌｌ，ＰＩＣ）?？刂品奖愕碾姶磐屏ζ?，非常適合用于微小衛(wèi)星擬離子在外加及自洽電磁場中的運(yùn)動。結(jié)合［３］的位置保持、姿態(tài)控制和編隊(duì)飛行等任務(wù)，具有廣ＤＳＭＣ和ＰＩＣ方法，將電子視為流體，
7、Ｇａｔｓｏｎｉｓ［１］闊的應(yīng)用前景。提出了一種粒子－流體混合模擬方法，通過求解ＰＰＴ羽流中包含推進(jìn)劑分解電離產(chǎn)生的電電勢分布的泊松方程計(jì)算電場強(qiáng)度對ＰＰＴ羽流子、離子和中性粒子，羽流所引發(fā)的等離子體、電進(jìn)行了二維軸對稱模擬。Ｇａｔｓｏｎｉｓ的研究工作忽磁、熱等環(huán)境會對航天器產(chǎn)生濺射腐蝕、沉積污略了磁場的影響，而且需要假定羽流場入口條件，染、電磁干擾和熱負(fù)荷等效應(yīng)，影響航天器的正常因此并不能對ＰＰＴ羽流場進(jìn)行較好的預(yù)測。采［２］［４］工作，減少航天器的使用壽命。對ＰＰＴ羽流開用Ｇａｔｓｏｎｉｓ的羽流模型，錢中對ＰＰＴ的三維羽［５］展數(shù)值模擬研究有助于掌握羽流流
8、動特性，增進(jìn)流場進(jìn)行了初步計(jì)算，尹樂則以放電模型提供
