收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电推进发动机羽流流场DSMC/PIC混合算法研究

范周琴  
【摘要】: 电推进发动机由于具有大比冲等众多突出优点在各类航天器的姿态控制、轨道转移等任务中获得越来越广泛应用。然而发动机工作时产生的羽流效应可能对航天器正常工作造成严重影响,因此必须对羽流场对航天器飞行环境污染状况加以预报。本文以电推进发动机羽流场的分析和预测为主要目标,首先对电推进羽流场的流动特性、求解方案和计算方法等问题进行研究,然后在这一基础上以某一霍尔效应发动机羽流场为例进行了数值模拟,从而实现了对电推进发动机羽流场的分析和预报。主要成果如下: 在对几种主要电推进发动机工作原理进行综述的基础上,分析了各自羽流流场的流动特点。针对电推进羽流场同时含有中性原子和带电粒子且连续介质假设不成立等特点,采用DSMC/PIC混合算法的求解方案。解决了中性原子与带电粒子的碰撞模型,并应用DSMC方法对中性原子运动及各类碰撞过程进行仿真;对带电粒子的运动采用PIC方法进行模拟,于是建立起数值求解电推进发动机稀薄等离子体羽流流场的DSMC/PIC混合算法。这一耦合算法拓宽了PIC与DSMC方法的各自适用领域,研究成果具有重要的理论意义。作为求解电推进羽流场的重要组成部分,本文采用电子流体模型和泊松方程模型计算方法进行羽流场电位势求解。 针对国内目前还没有开展电推进发动机羽流方面的研究,本文通过对某霍尔效应发动机羽流场进行DSMC/PIC数值模拟,编制出国内首个电推进发动机羽流流场预测与分析软件,得到了羽流场中带电粒子数密度分布、电位势分布及电流密度分布等工程设计关心的物理量。计算结果与国外文献比较表明,本文采用的数学模型正确、计算方法合理、软件代码正确,能够用来分析电推进羽流流场特性并为计算羽流污染效应提供依据。通过改变计算条件讨论了发动机出口参数对电推进羽流流场的影响,指出减小发动机出口截面离子和中性原子数密度、运动速度有利于降低羽流污染效应。 本文的研究成果为电推进发动机羽流效应的预测和预防奠定了基础,对航天器的总体设计具有重要参考价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蔡峨;非常规推进发展的现状及前景[J];推进技术;1990年04期
2 一林;电推进发展现状[J];国际太空;2004年06期
3 沈岩;魏延明;赵文华;;低功率水电弧加热发动机的初步研究[J];火箭推进;2006年06期
4 吴汉基,蒋远大,张志远;电推进技术的应用与发展趋势[J];推进技术;2003年05期
5 郑茂繁;江豪成;顾左;高军;郭宁;梁凯;;20cm氙离子推力器3000h寿命实验[J];航天器环境工程;2009年04期
6 顾左,郑茂繁,陈战东;氙离子火箭发动机的羽流及其污染分析[J];火箭推进;2004年02期
7 杨乐;李自然;尹乐;吴建军;周进;;脉冲等离子体推力器研究综述[J];火箭推进;2006年02期
8 郑茂繁;江豪成;张天平;顾左;;离子推进器C/C复合材料栅极研究[J];航天器环境工程;2010年06期
9 毛根旺,韩先伟,杨涓,何洪庆;电推进研究的技术状态和发展前景[J];推进技术;2000年05期
10 何洪庆,毛根旺,杨涓,唐金兰,韩先伟;小型微波等离子推力器研究[J];航空学报;2003年05期
11 聂万胜,庄逢辰;航天器电推进技术现状与发展趋势[J];装备指挥技术学院学报;2003年01期
12 孙小兵;康小明;赵万生;王丹;康小录;;场发射推进器的研究现状及展望[J];机械;2006年08期
13 郑茂繁;江豪成;张天平;顾左;;离子推进器热特性测试与分析[J];真空与低温;2011年02期
14 杨涓,何洪庆,毛根旺;国外微波等离子推进器研究的新进展[J];上海航天;1999年04期
15 唐文国;杨博;;基于电火箭推进的地-月轨道转移自主导航研究[J];航天控制;2009年01期
16 贾艳辉;张天平;;20cm氙离子推力器加速栅寿命预测[J];真空与低温;2010年04期
17 吴汉基,冯学章,蒋远大,张志远,刘文喜,马玉立;氮氢混合气电弧加热发动机的性能试验[J];中国空间科学技术;2002年04期
18 郑茂繁;江豪成;;离子火箭发动机栅极组件短路消除方法[J];真空;2007年03期
19 夏广庆;毛根旺;Nader Sadeghi;;一种新颖的微空心阴极放电等离子体推力器(英文)[J];固体火箭技术;2008年06期
20 陈杨;宝音贺西;李俊峰;;我国小行星探测目标分析与电推进轨道设计[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 颜则东;张剑锋;柏树;杨生胜;;电推进羽流污染物分析[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年
2 殷前根;;欧洲SMART-1月球探测器创新技术分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集[C];2005年
3 陈杨;李俊峰;宝音贺西;于洋;;多任务小行星探测太阳能电推进轨道设计[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
4 陈茂林;毛根旺;杨涓;;电推力器羽流对航天器通讯的影响效应研究[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
5 高扬;;DTOM:深空探测电推进轨道设计与优化软件[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集[C];2005年
6 张天平;;电推进系统空心阴极试验技术[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
7 曾立;刘巍;;深空环境航天器—等离子体相互作用问题[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
8 龚景松;钟北京;侯凌云;宋耀祖;;深空探测推进系统的发展现状和发展趋势[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集[C];2005年
9 刘江;赵宏;;卫星电推进应用技术现状及发展[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
10 蒋光林;郭秉毅;潘海林;;电推进氙气流量控制机构[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 杨乐;脉冲等离子体推力器工作过程理论和实验研究[D];国防科学技术大学;2007年
2 李自然;脉冲等离子体推力器设计与性能的理论与实验研究[D];国防科学技术大学;2008年
3 施晨毅;校准型Faraday探针的研制及其在SPT束流诊断上的应用[D];国防科学技术大学;2007年
4 段君毅;场致发射电推力器工作性能及其发射机理研究[D];上海交通大学;2011年
5 韩先伟;微波等离子推力器真空实验研究与卫星应用探索[D];西北工业大学;2002年
6 沈岩;低功率水电弧加热发动机的实验研究[D];清华大学;2004年
7 尹乐;脉冲等离子体推力器工作过程及羽流的数值仿真研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 丁永杰;稳态等离子体推力器模化设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 朱平;水工质脉冲等离子体低功率推进器的设计与研究[D];南京理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁伟;基于同步轨道转移任务的多模态电推进系统性能分析[D];哈尔滨工业大学;2013年
2 屈崑;基于虚拟仪器技术的MPT测量系统[D];西北工业大学;2002年
3 刘俊平;低功耗MPT谐振腔改进设计与实验研究[D];西北工业大学;2006年
4 杨花芳;100W微波等离子体推力器固态源研制与效率分析[D];西北工业大学;2007年
5 魏坤;MPT微波源研制及系统效率分析[D];西北工业大学;2003年
6 邓健;脉冲等离子体推进器脉冲电源及推进剂烧蚀特性的实验研究和数值分析[D];南京理工大学;2013年
7 贾云涛;肼催化分解产物电弧加热发动机的实验研究[D];清华大学;2008年
8 宋军;不同工质对MPT启动与稳定工作影响的研究[D];西北工业大学;2004年
9 石泳;电弧加热发动机羽流的静电探针诊断[D];清华大学;2004年
10 李伟;船用喷气式推进器结构原型及其动力特性[D];哈尔滨理工大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 薛福宝 薛贵清 张永贵;静乐:煤焦电推进全县经济发展[N];山西经济日报;2005年
2 献华;华电推进关停小火电机组工作[N];中国企业报;2007年
3 何卫东;兴泰发电推进清洁能源建设[N];中国电力报;2007年
4 庄学召;宿迁供电推进低压接户线改造[N];中国电力报;2007年
5 杨洪;镇沅供电推进农网建设与改造[N];中国电力报;2007年
6 周新心 武晓鹏;航天推进新技术开拓太空新时代[N];解放军报;2005年
7 邓东峰李昊;咸宁供电推进生产与经营分开[N];中国电力报;2007年
8 王亚红;九台农电推进农电标准化建设[N];东北电力报;2008年
9 刘启明 王玮;华电推进风电设备国产化[N];中国电力报;2006年
10 婧婧李敏 文钦;福鼎供电推进核电配套电力工程[N];中国电力报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978