激光支持脉冲等离子体推力器工作过程建模与仿真

　　《激光支持脉冲等离子体推力器工作过程建模与仿真》系统介绍激光支持脉冲等离子体推力器的基本概念、工作原理、工作过程和数值仿真方法；具体阐述推力器固体工质激光烧蚀、烧蚀羽流膨胀、等离子体电离与加速等过程的建模方法，仿真揭示固体工质的热传导、相变、蒸发和相爆炸机制，阐明固体工质的热烧蚀、组分演化、加速输运等行为机制。

暂缺《激光支持脉冲等离子体推力器工作过程建模与仿真》作者简介

目录
“空天前沿技术丛书”序一
“空天前沿技术丛书”序二
前言
第1章 概述 1
1.1 研究背景 1
1.2 激光-电磁复合推进系统研究概况 3
1.3 LAPPT数值仿真研究进展 5
1.3.1 激光与固体靶材的相互作用 5
1.3.2 等离子体羽流与电磁场的相互作用 7
1.4 本书内容安排 11
参考文献 11
第2章 铜工质飞秒激光烧蚀过程建模与仿真 22
2.1 引言 22
2.2 理论模型 23
2.2.1 两个不同阶段的热传导方程 23
2.2.2 等离子体膨胀和屏蔽 26
2.2.3 Cu的材料特性 28
2.2.4 数值方法 29
2.3 计算结果与讨论 31
2.3.1 等离子体屏蔽的影响 31
2.3.2 延迟时间比值的影响 32
2.3.3 激光能量密度的影响 35
2.3.4 靶材初始温度的影响 36
2.3.5 模型验证 39
2.4 本章小结 40
参考文献 40
第3章 铝工质激光烧蚀及羽流运动特性建模与仿真 46
3.1 引言 46
3.2 热传导和相爆炸模型 47
3.2.1 数学模型 47
3.2.2 相变体积焓 49
3.2.3 热源项 50
3.2.4 工质烧蚀机制 51
3.2.5 随温度变化的热物性参数 53
3.3 烧蚀羽流膨胀和电离模型 56
3.3.1 数学模型 56
3.3.2 电离反应 57
3.3.3 烧蚀羽流的吸收与屏蔽 60
3.4 数值计算方法 60
3.5 数值模型验证 60
3.5.1 数值计算误差分析 60
3.5.2 对比实验结果 62
3.6 计算结果与讨论 63
3.6.1 工质烧蚀特性 63
3.6.2 烧蚀羽流运动和电离特性 68
3.7 本章小结 85
参考文献 86
第4章 PTFE工质激光烧蚀及羽流运动特性建模与仿真 90
4.1 引言 90
4.2 PTFE工质烧蚀模型 91
4.2.1 双层烧蚀模型 91
4.2.2 **烧蚀阶段(无相变) 94
4.2.3 第二烧蚀阶段(发生相变) 95
4.2.4 热源项 98
4.2.5 随温度变化的热物性参数 98
4.3 烧蚀羽流运动模型 100
4.3.1 数学模型 100
4.3.2 烧蚀羽流对激光能量的吸收机制 101
4.4 热化学模型 102
4.5 数值计算方法 105
4.6 数值计算误差分析 105
4.7 计算结果与讨论 107
4.7.1 PTFE工质烧蚀特性 107
4.7.2 烧蚀羽流运动特性 112
4.8 本章小结 116
参考文献 117
第5章 Al/PTFE复合工质激光烧蚀过程建模与仿真 120
5.1 引言 120
5.2 激光烧蚀复合推进剂多物理场过程分析 121
5.3 理论基础与物理模型 123
5.3.1 固体层 124
5.3.2 气泡层 125
5.3.3 移动界面层 128
5.4 数值求解方案 129
5.4.1 坐标变换 131
5.4.2 界面层位置追踪和不同区域长度计算 132
5.4.3 网格划分 132
5.4.4 热物性参数和热源更新 133
5.4.5 守恒方程求解 134
5.4.6 仿真区域、网格大小和计算时长 135
5.5 仿真结果分析与讨论 135
5.5.1 数值模型验证 135
5.5.2 数值模型误差计算 137
5.5.3 分析与讨论 138
5.6 本章小结 142
参考文献 143
第6章 激光支持脉冲等离子体推力器性能建模与仿真 147
6.1 引言 147
6.2 带外加磁场的机电模型 147
6.2.1 模型建立 148
6.2.2 模型验证 153
6.3 LAPPT性能仿真结果与讨论 156
6.3.1 电参数对LAPPT性能的影响 158
6.3.2 电流片初始状态参数对LAPPT性能的影响 165
6.3.3 等离子体参数对LAPPT性能的影响 170
6.3.4 外加磁场对LAPPT性能的影响 173
6.4 本章小结 177
参考文献 178