激光烧蚀掺杂金属聚合物推力产生过程数值模拟

发布时间：2019-12-03 19:00

【摘要】：为了增进对激光烧蚀推进中推力产生过程的认识,建立了激光烧蚀掺杂聚合物推力产生过程的模型,发展了一套包括激光能量沉积、工质烧蚀、烧蚀羽流飞散等过程的数值仿真程序。数值计算了真空中3~40J/cm~2激光烧蚀掺杂微米铝颗粒聚甲醛工质的推力、烧蚀轮廓及质量、压强分布和比冲特性,且比冲与实验数据较吻合。计算结果表明:高激光能量密度(30.0J/cm~2)较低激光能量密度(5.0J/cm~2)的金属颗粒剥蚀情况严重;低激光能量密度(5.0J/cm~2)下推力时间变化规律较简单,总体呈现先增后减的趋势,且从整体上看只有一个压强峰值;而相对较高的激光能量密度(30.0J/cm~2)下,由于存在"烧蚀-屏蔽-烧蚀被削弱"的制约关系,推力时间变化规律复杂;流场产生的高压区较多,且呈现交替产生、并存发展到衰减消失的规律;羽流与激光的相互作用更为剧烈,峰值压强也更大。

【参考文献】

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1 常浩;叶继飞;周伟静;;纳秒激光烧蚀铝靶羽流流场能量转化过程分析[J];推进技术;2015年10期

2 李干;程谋森;李小康;;应用压力间断解析解修正AUSM~+-up格式[J];国防科技大学学报;2014年03期

3 常浩;金星;叶继飞;周伟静;;激光功率密度对纳秒激光烧蚀冲量耦合影响的数值模拟[J];推进技术;2013年10期

4 彭杰;郑航;胡晓军;唐志平;;激光烧蚀掺杂金属粉工质的推进性能[J];强激光与粒子束;2009年06期

5 胡春波;何国强;程翔;李宇飞;周战锋;;不同辅助启动材料对激光推进器冲量的影响[J];推进技术;2007年05期

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1 李干;脉冲激光辐照聚合物工质烧蚀推进机理与性能优化研究[D];国防科学技术大学;2014年

2 童慧峰;烧蚀模式激光推进的机理及实验研究[D];中国科学技术大学;2006年

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1 彭杰;烧蚀模式激光推力器的实验研究[D];中国科学技术大学;2009年

【共引文献】

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1 段兴跃;李小康;程谋森;李干;;激光烧蚀掺杂金属聚合物推力产生过程数值模拟[J];推进技术;2017年02期

2 段兴跃;李小康;程谋森;李干;;激光烧蚀掺杂金属聚合物羽流屏蔽特性数值研究[J];物理学报;2016年19期

3 常浩;叶继飞;周伟静;;典型激光波长对纳秒激光烧蚀铝靶冲量耦合特性的影响[J];推进技术;2015年11期

4 许媛;焦铮;;背景气压对纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的影响[J];四川大学学报(自然科学版);2015年05期

5 常浩;叶继飞;周伟静;;纳秒激光烧蚀铝靶羽流流场能量转化过程分析[J];推进技术;2015年10期

6 孙震宇;冉宪文;汤文辉;徐志宏;;激光模式对典型金属材料烧蚀影响的数值模拟研究[J];航天器环境工程;2014年05期

7 南宝江;吴平;;固体推进剂激光烧蚀推进流场分析[J];推进技术;2012年03期

8 文明;李倩;金星;叶继飞;;聚焦角度对空气中激光维持爆轰波的影响[J];航空学报;2009年09期

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1 袁红;激光烧蚀固体材料引起力学效应的数值模拟研究[D];中国工程物理研究院;2011年

2 张凌;固态工质激光推进的机理研究[D];中国科学技术大学;2008年

3 蔡建;激光微推进的原理和应用研究[D];中国科学技术大学;2007年

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1 史香锟;气液两相介质中激光支持爆轰波的理论研究[D];浙江大学;2015年

【二级参考文献】

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1 常浩;金星;叶继飞;周伟静;;激光功率密度对纳秒激光烧蚀冲量耦合影响的数值模拟[J];推进技术;2013年10期

2 常浩;金星;陈朝阳;;纳秒激光烧蚀冲量耦合数值模拟[J];物理学报;2013年19期

3 常浩;金星;文明;叶继飞;李南雷;;激光烧蚀冲量耦合系数解析计算模型[J];强激光与粒子束;2013年05期

4 金星;常浩;洪延姬;李修乾;;激光辐照不规则空间碎片冲量矢量计算[J];强激光与粒子束;2012年08期

5 南宝江;吴平;;固体推进剂激光烧蚀推进流场分析[J];推进技术;2012年03期

6 常浩;金星;洪延姬;李修乾;;地基激光清除空间碎片过程建模与仿真[J];航空学报;2012年06期

7 阎超;于剑;徐晶磊;范晶晶;高瑞泽;姜振华;;CFD模拟方法的发展成就与展望[J];力学进展;2011年05期

8 程建中;蔡建;胡云;张增明;丁泽军;;掺杂金属颗粒的高分子工质激光推进实验研究[J];强激光与粒子束;2008年07期

9 吴东江;许媛;尹波;王续跃;;激光功率密度对Ge烧蚀蒸气动力学特性的影响[J];中国激光;2008年03期

10 张凌;童慧峰;唐志平;;激光推进中激光波长对推进效应的影响[J];推进技术;2007年05期

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1 谷卓伟;激光驱动高速飞片的实验和理论研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年

2 曾交龙;使用细致谱项模型研究铝等离子体的辐射不透明度[D];国防科学技术大学;2001年

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2 王猛;汤文辉;;连续激光烧蚀效应数值模拟方法研究[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2006年04期

3 茆军兵;李洋;程黎鹿;周惟公;郑志远;;激光烧蚀推进的研究现状及进展[J];中国科技信息;2008年04期

4 姚顺春;陆继东;卢志民;谢承利;李捷;潘圣华;蒋梅城;李娉;;样品形态对燃煤的激光烧蚀特性影响分析[J];光学学报;2009年04期

5 范永昌;613《准分子激光烧蚀进行材料断面元素分布分析技术研究》[J];激光杂志;1995年05期

6 刘劲松，李孟秋，，金湘中;激光烧蚀成形光路与激光三角测量光路的集成[J];应用激光;1996年04期

7 李力钧,刘劲松,洪蕾,金湘中;三维激光烧蚀加工的精度控制[J];应用激光;1998年04期

8 叶文华,张维岩,陈光南,贺贤土;激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性数值研究[J];强激光与粒子束;1999年05期

9 宫琳琳;李爽;;浅谈激光烧蚀技术的应用及研究进展[J];科技资讯;2014年04期

10 高勋;郭凯敏;宋晓伟;谭勇;厉宝增;李海军;林景全;;激光烧蚀铁靶的等离子体特性[J];中国激光;2010年03期

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1 韩美;胡净宇;;激光烧蚀电感耦合等离子体质谱技术及其应用进展[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（下）[C];2009年

2 王立君;赵伊君;漆海滨;周辉;刘泽金;陈雨生;刘晶儒;赵学庆;谢永杰;;复合材料的强激光烧蚀研究概述[A];第9届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];1998年

3 杨家敏;丁耀南;杨国洪;张保汉;江少恩;张文海;王耀梅;郑志坚;;0．351μm激光烧蚀铝特性实验[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

4 南宝江;张钢锤;吴平;马喜梅;平丽;张晓卫;;含能工质激光烧蚀推进效率分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

5 孙顺凯;陈发良;;激光烧蚀金属熔融和汽化的数值计算方法研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

6 朱晓农;张楠;吴泽华;于洋;;飞秒激光烧蚀的三步曲——超短脉冲激光作用下固体靶材烧蚀演化过程的分析与理解[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

7 孙玉琴;顾援;周关林;傅思祖;王琛;吴江;王伟;董佳钦;;激光烧蚀“印痕”测量系统[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

8 朱晓农;;飞秒激光烧蚀作用下固体靶物质发生喷射的主要特征[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

9 胡浩丰;王晓雷;吉阳;胡阳;丁晓雁;刘贤文;郭静慧;翟宏琛;;强飞秒激光烧蚀金属铝的热效应分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

10 叶文华;;激光烧蚀RT不稳定性大变形及混合的高分辨数值模拟[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

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1 李干;脉冲激光辐照聚合物工质烧蚀推进机理与性能优化研究[D];国防科学技术大学;2014年

2 袁红;激光烧蚀固体材料引起力学效应的数值模拟研究[D];中国工程物理研究院;2011年

3 范征锋;激光烧蚀瑞利—泰勒不稳定性研究[D];天津大学;2008年

4 王丽梅;飞秒激光烧蚀硅的分子动力学模拟[D];国防科学技术大学;2008年

5 房然然;高能激光烧蚀靶材动力学研究[D];华中科技大学;2009年

6 金方圆;短脉冲激光烧蚀理论及楔条形阳极加工方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

7 王新林;飞秒激光烧蚀金属材料特性与微零件制备研究[D];华中科技大学;2007年

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2 郭荣基;不同介质中激光烧蚀微冲量耦合特性实验研究[D];河南师范大学;2015年

3 刘进明;激光烧蚀产生的高电荷态Al离子光谱特性研究[D];西北师范大学;2015年

4 赵爽;kHz重频激光烧蚀等离子体助燃研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 余艺平;低温熔渗反应制备W/ZrC金属陶瓷的高温演变及激光烧蚀特性研究[D];国防科学技术大学;2014年

6 马靖;281.5-285.5nm区金属样品中铁元素共振激光烧蚀实验研究[D];安徽师范大学;2003年

7 龙城德;小焦斑纳秒激光烧蚀铝靶的数值模拟[D];中国科学技术大学;2014年

8 王猛;连续激光烧蚀效应数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2003年

9 高海燕;液相环境下飞秒激光烧蚀金属靶材的机理[D];华中科技大学;2011年

10 李霞芬;激光烧蚀—脉冲放电等离子体电子数密度和温度特性研究[D];浙江师范大学;2012年

本文编号：2569289