本書系統(tǒng)介紹激光支持脈沖等離子體推力器的基本概念、工作原理、工作過程和數(shù)值仿真方法；具體闡述推力器固體工質(zhì)激光燒蝕、燒蝕羽流膨脹、等離子體電離與加速等過程的建模方法，仿真揭示固體工質(zhì)的熱傳導(dǎo)、相變、蒸發(fā)和相爆炸機(jī)制，闡明固體工質(zhì)的熱燒蝕、組分演化、加速輸運(yùn)等行為機(jī)制。
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1984.09-1988.06 天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)專業(yè)本科生
1988.09-1990.12 天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)專業(yè)碩士研究生
1991.04-1995.06 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)博士生1995.06-2002.12 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天與材料工程學(xué)院 講師、副教授
2002.12至今 國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院 教授航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人，擔(dān)任裝備發(fā)展部專業(yè)組專家、國家自然基金同行評議專家。獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，軍隊(duì)科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)；被評為教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、軍隊(duì)首批優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才、湖南省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文指導(dǎo)教師，獲湖南省青年科技獎(jiǎng)。國防科技大學(xué)副校長兼教育長，教授，博士。國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體帶頭人，軍委科技委航天領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)副主任，快速響應(yīng)空間系統(tǒng)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，中國宇航學(xué)會(huì)常務(wù)理事，教育部高等學(xué)校航空航天類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。
目錄
“空天前沿技術(shù)叢書”序一
“空天前沿技術(shù)叢書”序二
前言
第1章 概述 1
1.1 研究背景 1
1.2 激光-電磁復(fù)合推進(jìn)系統(tǒng)研究概況 3
1.3 LAPPT數(shù)值仿真研究進(jìn)展 5
1.3.1 激光與固體靶材的相互作用 5
1.3.2 等離子體羽流與電磁場的相互作用 7
1.4 本書內(nèi)容安排 11
參考文獻(xiàn) 11
第2章 銅工質(zhì)飛秒激光燒蝕過程建模與仿真 22
2.1 引言 22
2.2 理論模型 23
2.2.1 兩個(gè)不同階段的熱傳導(dǎo)方程 23
2.2.2 等離子體膨脹和屏蔽 26
2.2.3 Cu的材料特性 28
2.2.4 數(shù)值方法 29
2.3 計(jì)算結(jié)果與討論 31
2.3.1 等離子體屏蔽的影響 31
2.3.2 延遲時(shí)間比值的影響 32
2.3.3 激光能量密度的影響 35
2.3.4 靶材初始溫度的影響 36
2.3.5 模型驗(yàn)證 39
2.4 本章小結(jié) 40
參考文獻(xiàn) 40
第3章 鋁工質(zhì)激光燒蝕及羽流運(yùn)動(dòng)特性建模與仿真 46
3.1 引言 46
3.2 熱傳導(dǎo)和相爆炸模型 47
3.2.1 數(shù)學(xué)模型 47
3.2.2 相變體積焓 49
3.2.3 熱源項(xiàng) 50
3.2.4 工質(zhì)燒蝕機(jī)制 51
3.2.5 隨溫度變化的熱物性參數(shù) 53
3.3 燒蝕羽流膨脹和電離模型 56
3.3.1 數(shù)學(xué)模型 56
3.3.2 電離反應(yīng) 57
3.3.3 燒蝕羽流的吸收與屏蔽 60
3.4 數(shù)值計(jì)算方法 60
3.5 數(shù)值模型驗(yàn)證 60
3.5.1 數(shù)值計(jì)算誤差分析 60
3.5.2 對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果 62
3.6 計(jì)算結(jié)果與討論 63
3.6.1 工質(zhì)燒蝕特性 63
3.6.2 燒蝕羽流運(yùn)動(dòng)和電離特性 68
3.7 本章小結(jié) 85
參考文獻(xiàn) 86
第4章 PTFE工質(zhì)激光燒蝕及羽流運(yùn)動(dòng)特性建模與仿真 90
4.1 引言 90
4.2 PTFE工質(zhì)燒蝕模型 91
4.2.1 雙層燒蝕模型 91
4.2.2 第一燒蝕階段(無相變) 94
4.2.3 第二燒蝕階段(發(fā)生相變) 95
4.2.4 熱源項(xiàng) 98
4.2.5 隨溫度變化的熱物性參數(shù) 98
4.3 燒蝕羽流運(yùn)動(dòng)模型 100
4.3.1 數(shù)學(xué)模型 100
4.3.2 燒蝕羽流對激光能量的吸收機(jī)制 101
4.4 熱化學(xué)模型 102
4.5 數(shù)值計(jì)算方法 105
4.6 數(shù)值計(jì)算誤差分析 105
4.7 計(jì)算結(jié)果與討論 107
4.7.1 PTFE工質(zhì)燒蝕特性 107
4.7.2 燒蝕羽流運(yùn)動(dòng)特性 112
4.8 本章小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 117
第5章 Al/PTFE復(fù)合工質(zhì)激光燒蝕過程建模與仿真 120
5.1 引言 120
5.2 激光燒蝕復(fù)合推進(jìn)劑多物理場過程分析 121
5.3 理論基礎(chǔ)與物理模型 123
5.3.1 固體層 124
5.3.2 氣泡層 125
5.3.3 移動(dòng)界面層 128
5.4 數(shù)值求解方案 129
5.4.1 坐標(biāo)變換 131
5.4.2 界面層位置追蹤和不同區(qū)域長度計(jì)算 132
5.4.3 網(wǎng)格劃分 132
5.4.4 熱物性參數(shù)和熱源更新 133
5.4.5 守恒方程求解 134
5.4.6 仿真區(qū)域、網(wǎng)格大小和計(jì)算時(shí)長 135
5.5 仿真結(jié)果分析與討論 135
5.5.1 數(shù)值模型驗(yàn)證 135
5.5.2 數(shù)值模型誤差計(jì)算 137
5.5.3 分析與討論 138
5.6 本章小結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 143
第6章 激光支持脈沖等離子體推力器性能建模與仿真 147
6.1 引言 147
6.2 帶外加磁場的機(jī)電模型 147
6.2.1 模型建立 148
6.2.2 模型驗(yàn)證 153
6.3 LAPPT性能仿真結(jié)果與討論 156
6.3.1 電參數(shù)對LAPPT性能的影響 158
6.3.2 電流片初始狀態(tài)參數(shù)對LAPPT性能的影響 165
6.3.3 等離子體參數(shù)對LAPPT性能的影響 170
6.3.4 外加磁場對LAPPT性能的影響 173
6.4 本章小結(jié) 177
參考文獻(xiàn) 178
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