激光烧蚀掺杂金属聚合物推力产生过程数值模拟

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/cm2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/cm2)较低激光能量密度(5.0J/cm2)的金属颗粒剥蚀情况严重;低激光能量密度(5.0J/cm2)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/cm2)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.

关键词：激光烧蚀推进、掺杂聚合物、推力产生机理、数值模拟

所属期刊栏目：38

分类号：V439(推进系统（发动机、推进器）)

资助基金：国家自然科学基金青年科学基金51306203;国防科学技术大学科研计划项目JC14-01-02

在线出版日期：2017-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：257-265