基于克努森模型的脉冲等离子体推力器烧蚀边界层数值研究
脉冲激光烧蚀固体_从正常蒸发转变到相爆炸_刘丹
2008年8月第25卷第8期Aug.2008Vo1.25No.8湖北第二师范学院学报Journal of Hubei University of Education脉冲激光沉积法（PLD ）是20世纪80年代发展起来的一种新型的薄膜制备技术。
人们利用PLD 技术已经成功制备了许多铁电薄膜，光学光电薄膜，半导体金属超硬材料等功能薄膜，实验上已取得了很大进展，但是PLD 机理的研究却滞后于实验的研究，特别是对于高能纳秒级脉冲激光烧蚀的情况。
对于脉冲激光烧蚀金属和类金属材料，将会发生三种过程，即：正常蒸发，正常沸腾以及相爆炸。
对于纳秒级脉冲激光烧蚀情况，随着激光能量密度的增加，当材料达到临界点时，正常蒸发将被相爆炸所代替。
此处，我们首先给出了正常蒸发情况下的烧蚀模型，然后讨论了亚表面加热及沸腾现象。
1正常蒸发情况下的烧蚀模型当高能短脉冲激光（激光功率密度高于108W cm -2）烧蚀材料时，靶材表面吸收激光能量，温度迅速上升，达到沸点，气化现象突然加剧，随着温度的继续上升，蒸气吸收激光能量完成电离，继而形成高温高密度的等离子体，等离子体将吸收激光能量，阻碍部分激光达到靶材上。
［1］［2］基于此，给出如下烧蚀模型。
考虑一维热传导，热传导方程由下式表示：（1）其中，ρ为靶材的密度，C P ，λ和αb 分别为热容，热导率和靶材的吸收系数；R （T s ）是考虑随靶材表面温度T s 变化的反射率。
u （t ）是靶材表面的后退速度，它由克劳修斯—克拉伯龙方程给出：（2）其中，L 是靶材的气化热，T b 是对应于蒸气压P b 时的沸点。
此处的I （t ）是指达到靶材表面的激光功率密度，它由下式表示：（3）其中I 0（t ）是指入射的激光功率密度，∧（t ）是指等离子体的总光学厚度，α（n p ，T p ）是指依赖于等离子体密度及温度而变化的等离子体的吸收系数。
等离子体的总光学厚度（4）其中，T v 是蒸发温度，是烧蚀深度，E a （t ）是被靶材吸收的激光能量密度，γ是绝热指数，a ，b 是根据实验数据拟和的自由参数。
超短激光脉冲序列烧蚀镍薄膜的研究
超短激光脉冲序列烧蚀镍薄膜的研究韩飞;闫寒;周海波;王琼娥【摘要】超短（飞秒）激光脉冲序列技术能有效地提高激光加工金属的加工精度，它在微/纳制造中具有重要的理论意义和生产价值。
为了研究脉冲间隔对激光烧蚀金属加工精度的影响，以过渡金属镍为研究对象，采用双温模型和分子动力学模拟相结合的方法，对飞秒激光脉冲序列（脉冲间隔不同）烧蚀金属镍的过程、现象进行了研究，取得了脉冲序列烧蚀镍薄膜的动态表层电子温度和晶格温度随时间演化的数据和烧蚀区域在不同时刻的快照。
结果表明，一定范围内，随着脉冲间隔的增加，脉冲序列烧蚀镍薄膜所产生的纳米粒子更加均匀，烧蚀平面更加平整，初始熔化速度、烧蚀率呈降低趋势，有利于提高加工的精度。
%Micromaching by ultrashort laser pulse-train can effectively improve femtosecond laser ablation of metal , which are important both theoretically and practically in micro /nano-laser fabrication applications.In order to study the effect of separation of pulse on the accuracy of laser ablation , the phenomena and process of laser ablation with different separation of pulse train were studied in detail by combining the molecular dynamic simulation and two -temperature model, the electron and lattice temperatures of the layers next to dynamic film surfaces and the snapshots of nickel thin films irradiated by the femtosecond laser pulse trains were obtained .The resultis that ,within a certain range, as the increase of the separation of pulse, femtosecond pulse train laser ablation of Ni films can apparently cause more flat ablation plane , slower initial melting speed, smaller and moreuniform nanoparticles , smaller ablation ratio,which can effectively improve femtosecond laser ablation of metal .【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】5页(P478-482)【关键词】激光技术;脉冲序列;飞秒激光;双温模型;分子动力学;脉冲间隔【作者】韩飞;闫寒;周海波;王琼娥【作者单位】北京航星机器制造公司，北京100013;北京航星机器制造公司，北京100013;北京航星机器制造公司，北京100013;北京航星机器制造公司，北京100013【正文语种】中文【中图分类】TB43脉冲序列是由时间间隔为飞秒到皮秒的多个激光脉冲组成。
基于分子动力学模拟的铜-石墨烯复合材料耐烧蚀性能提升方法
基于分子动力学模拟的铜-石墨烯复合材料耐烧蚀性能提升方法丛浩熹;周阳;乔力盼;姬振宇;王健;任瀚文;李庆民【期刊名称】《中国电机工程学报》【年(卷),期】2024(44)6【摘要】直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。
该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,揭示模拟烧蚀中模型表层温度和材料微观结构的演变规律,并提出石墨烯在材料中合适的掺杂方式。
结果表明:石墨烯质量分数越高,层数越少,CuGr导热性能越好。
石墨烯能有效的减少轰击最大侵入距离。
基体中石墨烯也可阻挡位错深入,不引起反尺寸效应时石墨烯层数越多,质量分数越大,应变残留深度越小。
石墨烯可以降低最终侵蚀坑的深度和减少基体材料的质量损失,CuGr模型的侵蚀坑深度类似,质量损失方面各模型相差较小但随着层数增加呈现减小趋势,且都优于Cu模型。
综合对比模拟结果,效果最优的是石墨烯6层分布Cu Gr1%。
上述结果可揭示铜-石墨烯复合材料耐烧蚀作用规律和微观机理,为制备耐烧蚀性能更高的CuGr材料提供理论依据和技术支持。
【总页数】12页(P2496-2506)【作者】丛浩熹;周阳;乔力盼;姬振宇;王健;任瀚文;李庆民【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)【正文语种】中文【中图分类】TM89【相关文献】1.参杂缺陷石墨烯的高分子复合材料导热特性分子动力学模拟2.基于分子动力学模拟的铜晶面石墨烯沉积生长机理3.基于分子动力学模拟的石墨烯镁基复合材料力学行为4.基于分子动力学模拟的石墨烯/聚四氟乙烯复合材料两级抗磨机制研究5.石墨烯/铜钨合金触头电弧烧蚀的固–液相变动力学模拟与烧蚀程度微观表征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANGM(1,1)和PSO-BP神经网络组合模型的身管烧蚀磨损量预测
基于ANGM(1,1)和PSO-BP神经网络组合模型的身管烧蚀
磨损量预测
蒋俊君;陆欣
【期刊名称】《火炮发射与控制学报》
【年(卷),期】2022(43)6
【摘要】在火炮射击过程中,身管烧蚀磨损会对火炮性能产生不利影响,烧蚀磨损量预测对提高火炮性能及寿命均有较大意义。
由于常规数据拟合和预测方法在预测火炮身管烧蚀磨损量时存在较大的误差,在分析传统预测模型优化方法的基础上,针对身管烧蚀磨损量具有单调性和波动性特点,提出了改进的灰色模型ANGM(1,1),并
结合基于粒子群算法优化的BP神经网络模型,建立了ANGM-PBP组合模型。
对
实弹射击测得的16组试样的实例应用分析表明,该组合预测模型的相对误差在±3%以内,平均相对误差低至0.74%,说明该组合模型的精度较高,适应性和可靠性均有所增强。
该研究为火炮身管寿命预测提供了解决方案。
【总页数】6页(P70-75)
【作者】蒋俊君;陆欣
【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ012.1
【相关文献】
1.基于组合灰色神经网络模型的火炮身管烧蚀磨损量预测
2.基于灰色GM（1,1）和BP神经网络组合预测模型及应用
3.基于GM(1,1)-MLP神经网络组合模型的物流总额预测
4.基于遗传算法的BP神经网络火炮身管烧蚀磨损量预测
5.基于BP神经网络与GM(1,1)组合的北京市物流需求预测模型
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双脉冲发动机Ⅰ脉冲绝热材料二次烧蚀研究
第40卷第3期2020年6月弹箭与制导学报Journal of Projectiles , Rockets , Missiles and GuidanceVol. 40 No. 3Jun 2020DO 【：10.15892/j. cnki. djzdxb. 2020- 03.009双脉冲发动机I 脉冲绝热材料二次烧蚀研究!惠博，蒲德汉，刘伟凯(西安航天动力技术研究所,西安710025)摘 要：为了获得双脉冲发动机I 脉冲绝热材料的二次烧蚀特性， 了 I 脉冲二次烧蚀试验 ，开 了个工况的烧蚀试验，试验结果及SEM ，在，脉冲气流速度较 下，I 脉冲绝热层 炭化层对绝热材料本体起到有效的 作用，n 脉冲绝热材料烧蚀率 大于I 脉冲烧蚀率。
在,脉冲气流速度较下，I 脉冲绝热层炭化层滞留在绝热层基体 作用，n 脉冲绝热材料烧蚀率 。
关键词：双脉冲发动机；绝 材料；二次烧蚀中图分类号：TP751.1 ； V435.1文献标志码：'Research on the Secondary Ablation of I Pulse InsulationMaterial in Double Pulse Solid RocketXI Bo ，PU Dehan ，LIU Weikal(Xi i an Institute of Aerospace Propulsion Technology ，XV an 710025，China)AbstracC : In order te obtain the second adiabatic characteristic of t pulse adiabatic materials at double pulse motor ，and E pulse the secondadiabatic device has been designed and two kind of erosion expeiments have been done. Expeiments and SEM osufs indicate the ccbon-ized layer could not protect the adiabatic layer from ablation at higher I 【pulse flow velocity ，the -【pulse erosion rate is high obviously com pare with E pulse of adiabatic materials erosion rate. While the adiabatic layer could not be removed at lower H pulse flow velocity ，the car bonized layer could protect the adiabatic layer and the ablation rate of adiabatic layer would be decreased.KeyworCt : double pulse motor ； insulation material ； secondaiy ablationo 引言双脉冲发动机个脉冲燃烧室，I 脉冲装药燃烧 后,其绝热壳体又 ,脉冲燃气的通道%在脉冲间隔期内，I 脉冲燃烧 后效热量会使燃烧室及喷管绝热层继续炭解，间隔 时间后，在，脉冲燃气作用下，炭 层可能会被剥离、烧蚀,导致绝热层烧蚀速率 增大。
脉冲激光烧蚀铝合金靶的实验研究与数值模拟
脉冲激光烧蚀铝合金靶的实验研究与数值模拟焦路光;赵国民;陈敏孙【摘要】通过实验测量与数值模拟的紧密结合,研究了毫秒级脉冲激光对铝合金板的烧蚀效应.实验研究方面,测量了1053 nm固体脉冲激光辐照下,铝合金单板的烧蚀过程及温升规律.数值模拟方面,采用完全喷射烧蚀模型,建立了金属靶温度变化及烧蚀的数值模型.数值模拟结果与实验结果相符较好,表明所建立的二维轴对称烧蚀模型可以近似描述实验中的烧蚀效应.本文建立的数值模型亦可推广至三维情形.%Ablation effects induced by millisecond pulse laser were investigated by experiment measurement and numerical simulation.The ablation process and temperature rise rule of single aluminum alloy plate were measured under 1053 nm solid pulse laser irradiation.The numerical model of temperature change and ablation process of the aluminum alloy plate was established by using complete jetting ablation model.The numerical results agree well with the experimental results,which proves that the ablation model is effective.The numerical model can extend to three-dimensional situation.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2017(047)007【总页数】4页(P799-802)【关键词】激光与物质相互作用;1053nm脉冲激光;烧蚀;数值计算【作者】焦路光;赵国民;陈敏孙【作者单位】军事医学科学院放射与辐射医学研究所,北京 100850;国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073;国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TN249激光应用的基础是激光与物质相互作用的研究,主要是激光辐照材料、结构物、光学器件、光电探测器和生物体所引起的各种力学、物理、化学和生物学效应[1]。
脉冲等离子体推力器特氟隆烧蚀过程数值模拟
４ １ ０ ０ ７ ３ ） （ 国防科技 大学 高超声速冲压发动机技术重点实验室 ， 长沙
摘要 ： 为揭示脉冲等 离子体推力器推进剂的烧蚀过程对推 力效率的影 响， 建 立 了特 氟隆的二维 两相 烧蚀模 型， 通过 与 等 离子体 的流动传 热过程进行耦 合计算 ， 开展 了对推进剂烧蚀过程 的数值研 究。研 究表 明 ， 放 电过程 中电极 附近 的推进 剂 表 面温度 更高， 烧蚀速率更大 ； 推进 剂烧蚀过程 与推 力器的放 电过程之间的 匹配失衡 以及放 电电流的反复振 荡降低 了推 力
固 体 火 箭 技 术 第３ ６卷第 ２期
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ０ ｆ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｒｏ ｃ ｋ ｅ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎ ｏ ． ２ ２ Ｏｌ ３
脉 冲等 离 子体 推 力器 特 氟 隆烧 蚀 过 程 数 值 模 拟①
效率； 放 电后期迅速关断放 电电流和对推进剂进行冷却 ， 有助于减小 因粒子发射带来的推进 剂损 失，推力器 ； 特 氟隆； 推进剂烧蚀 ； 推力效率
中图分类 号 ： ￣ ４ ３ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ － ２ ７ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ２ １ ０ － ０ ６
ｔ ｗｏ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｌ ｆ ｏ ｎ ｂｌ ａ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ．Ｂ ｙ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ ｌ ｆ ｏ ｗ ａ ｎ ｄ ｈ ｅ ａ ｔ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ａ ｎ ｔ ａ ｂ ｌ ａ －
WC-12Co等离子喷涂层的冲蚀磨损数值模拟
WC-12Co等离子喷涂层的冲蚀磨损数值模拟
侯素娟;李新梅;逯平平;王晓辉
【期刊名称】《材料保护》
【年(卷),期】2020(53)6
【摘要】西部强风沙尘环境下金属材料表面等离子喷涂层由于受到颗粒的撞击作用,造成涂层冲蚀磨损。
以等离子喷涂WC-12Co涂层为对象,研究不同影响因素下涂层的冲蚀磨损速率和冲蚀效果;运用ANASYS-FLUENT软件中标准k-ε模型和离散相模型(DPM),通过改变风速、颗粒直径、颗粒质量流量对涂层冲蚀过程进行数值模拟,研究了其冲蚀磨损的分布情况。
结果表明:风速为15.68 m/s时,涂层冲蚀磨损速率最大为2.232×10^-4kg/(m2·s);颗粒直径为0.55 mm时,涂层冲蚀磨损速率最大为1.824×10^-4k g/(m2·s)。
模拟结果验证了试验所得到的涂层冲蚀磨损的磨损规律。
【总页数】5页(P72-76)
【作者】侯素娟;李新梅;逯平平;王晓辉
【作者单位】新疆大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.442
【相关文献】
1.等离子喷涂WC-12Co涂层磨损性能研究
2.添加剂铜对等离子喷涂WC-12Co 涂层摩擦磨损性能的影响研究
3.粒子分离器叶片涂层冲蚀磨损的数值模拟
4.等离子喷涂WC-12Co涂层抗冲刷磨损行为
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脉冲激光烧蚀Ge产生等离子体特性的数值模拟
从２ ０世 纪 ８ 年 代 Ｐ Ａ和 Ｐ Ｄ在制 备 高 温超 导薄 膜材 料 上 成 功应 用 之后 ［ ， 快 地 被应 用 于 其 他 薄 膜 ０ Ｌ Ｌ １很 ］
材 料 的制 备 ， 铁 电材料 、 如 巨磁 电阻材 料 和 复杂 氧化 物 等薄 膜 的制 备 ， 取 得 了一定 的成 果 。因为 这 种 薄 膜 制 并
膜技 术 的广 泛应 用相 比 ， 其理 论 和数 值模 拟 研究 显得 较 为滞 后 ［ ］ 且 大 部 分 研 究 都 是 针 对 制备 金 属 薄 膜 或 合 ３，
金薄 膜 ， 制 备 非金 属 和半 导体 薄膜 的深 入 研究 比较 少 ［ ］ 对 ６ 。 。 激光 烧 蚀 产生 的等 离子 体在 膨胀 的初 期 ， 近似 可看 作处 于 局 域热 力 学 平 衡 下 的连 续 性 介 质 。考 虑 到 激 光 光 斑 条件 以及所 研究 的 时 间尺度 和空 间 尺 度 ， １维 模 型 是 比较 好 的 近 似 。本 文 综 合 考 虑 了靶 的传 热 以及 伴 随 烧 蚀 发 生的 电 离过程 、 光 和等 离子 体相 互 作 用过程 、 散和 靶 面蒸发 凝 结过 程 等物 理 过程 ， 立 了 １ 模 型 。 激 扩 建 维 对 这 个模 型 进行 了数 值模 拟 ， 拟对 象 为脉 冲激 光 沉 积锗 （ ） ［ ， 究 在 １ ３ ３ ａ的 氦气 环 境 下 ， 波 长 模 Ｇｅ 膜 ８ 研 ］ ３ ．２Ｐ 用 ２ ８ａ 脉宽 １ ｓ峰值 功 率密 度 ４ ０ ／ ｍ。 高斯 型 Ｋｒ ４ ｍ、 ７ａ 、 ×１ Ｗ ｃ 的 Ｆ脉 冲激 光 来 烧蚀 晶体 锗 。对 产 生 等 离 子体 的 速度 、 度 和 电离度 的 时空分 布 等给 出 了模 拟结 果 ， 温 并对 这些 结果 进行 了分析 讨 论 。
Ekman边界层动力学的理论研究-南京大学中尺度动力学与台风研究
u z2 v z2
( 4) ( 5)
在一定边界条 件下 , 由方程 ( 4)～ ( 5) 可得经 典的 Ekman 解 , 即 Ekman 螺线 , 其数学表达式为 ue = ug ( 1 -cos z -z / δ z -z / δ e )- v g sin e δ δ ( 6) z -z / δ z -z / δ e )+ ug sin e δ δ ( 7)
由方程( 9) ～( 11) 可以看出 , 由于部分考虑了惯 性力的作用 , 地转动量近似边界层模型与经典 Ekman 模型相比在物理上更为完善 : 既考虑了边界层 内的惯性力作用 , 又包含了自由大气中的惯性力对 边界层的强迫作用 。 同时 , 由于引进了地转动量近 似 , 改进的边界层模型与经典 Ekman 模型在数学上 具有同等的复杂性 。 因此 , 对于一些平流过程扮演 重要角色的中尺度天气系统而言 , 地转动量近似边 界层模型将更为有效可行 。 Wu 和 Blumen[ 11] 利用地转动量近似边界层模 型分析了边界层内的风场结构 , 发现边界层内水平 风场不仅与地转风的大小有关而且与其时空分布相 关 , Ekman 抽吸不仅决定 于地转风涡度的 数值 , 而 且也取决于其时空分布 。 在此基础上 , 他们对比分 析了圆形气旋与反气旋系统中大气边界层的风场结 构 , 指出气旋性系统边界层内部的水平风速和边界 层顶的 Ekman 抽吸均小于其在反气旋系统中的情 况( 图 1 , 2) , 而根据经典 Ekman 理论 , 同样强度的 气旋和反气旋系统边界层中的水平风速及边界层顶 的抽吸大小应该相当 , 只是方向不同而已 。 显然 , 造 成上述差异的主要原因是 惯性力的作用 。 对于气 旋、 反气旋 性系统而言 , 其运动都受到 离心力的影 响 , 在运动方程( 1) 和( 2) 中 , 此离心力就包含在惯性 力项中 。 地转动量近似边界层模型部分考虑了惯性 力项的作用 , 实际上就是部分考虑了离心力的影响 。 由于离心力总是从系统内部指向外侧 , 对于气旋而 言 , 离心力将减弱边界层摩擦引起的指向低压的运 动 , 使得摩擦辐合减弱 , 相应地 , 边界层顶的抽吸也 有所减弱 , 而对于反气旋而言 , 离心力将增强边界层
烧蚀型脉冲等离子体推力器能量分配机理
中 图 分 类 号 :V４３９＋������２ 文 献 标 识 码 :A
The energy distribution mechanism in an ablative pulsed plasmathruster
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０３Ｇ０１;修 回 日 期 :２０１８Ｇ０８Ｇ１１;录 用 日 期 :２０１８Ｇ０８Ｇ２９;网 络 出 版 时 间 :２０１８Ｇ０９Ｇ２１ １４:０１:５５ 网 络 出 版 地 址 :http:∥kns������cnki������net/kcms/detail/１１������１８５９������V������２０１８０９２０������１６２４������００５������html 基 金 项 目 :上 海 市 自 然 科 学 基 金 项 目 (１７ZR１４１３１００);上 海 市 科 技 人 才 计 划 项 目 (１８QB１４０１５００) ∗ 通 讯 作 者 :黄 天 坤 (１９８９－ ),男 ,工 程 师 ,htk１５８１０５３＠１６３������com,研 究 方 向 为 空 间 电 推 进 技 术 引用格式:黄 天 坤 ,武 志 文 ,朱 康 武 ,等．烧 蚀 型 脉 冲 等 离 子 体 推 力 器 能 量 分 配 机 理 [J]．中 国 空 间 科 学 技 术 ,２０１８,３８(５):３８Ｇ４５． HUANG T K ,WUZ W ,ZHU K W ,etal．Theenergydistributionmechanisminanablativepulsedplasmathruster,２０１８,３８(５): ３８Ｇ４５ (inChinese)．
脉冲等离子体推力器特氟隆烧蚀过程数值模拟
脉冲等离子体推力器特氟隆烧蚀过程数值模拟谢泽华;周进【摘要】为揭示脉冲等离子体推力器推进剂的烧蚀过程对推力效率的影响,建立了特氟隆的二维两相烧蚀模型,通过与等离子体的流动传热过程进行耦合计算,开展了对推进剂烧蚀过程的数值研究.研究表明,放电过程中电极附近的推进剂表面温度更高,烧蚀速率更大；推进剂烧蚀过程与推力器的放电过程之间的匹配失衡以及放电电流的反复振荡降低了推力效率；放电后期迅速关断放电电流和对推进剂进行冷却,有助于减小因粒子发射带来的推进剂损失,从而提高推力效率.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2013(036)002【总页数】6页(P210-215)【关键词】脉冲等离子体推力器;特氟隆;推进剂烧蚀;推力效率【作者】谢泽华;周进【作者单位】国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室,长沙410073;国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室,长沙410073【正文语种】中文【中图分类】V4380 引言脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)具有结构简单、易于集成、控制方便、响应快速、能产生小而精确的推力脉冲、所需星上电源功率小等优点，可广泛用于微小卫星的姿态控制和轨道保持等任务，是微小卫星推进技术研究的热点和重要方向之一［1］。
PPT利用脉冲放电烧蚀或加热推进剂，并使其电离形成等离子体，等离子体在电磁力和气动压力作用下加速喷出推力器，产生脉冲推力。
根据所使用的推进剂，PPT有多种不同类型，其中最常见的是使用固体聚四氟乙烯(俗称特氟隆)的烧蚀型脉冲等离子体推力器。
在数十年的研究与应用过程中，PPT一直面临着效率较低的问题［2］。
作为推力器工作的重要阶段，推进剂烧蚀对推力效率具有直接重大的影响。
为了掌握PPT的工作机理，提升推力效率，有必要对推进剂烧蚀过程开展细致深入的研究。
目前，已经发展了一些模型用于PPT中特氟隆推进剂的烧蚀计算。
Brito等［3］提出了一个零维模型，将烧蚀质量表达为放电参数和推力器几何参数的函数，适用于推力器的性能预估。
通道等离子体环境对稳态等离子体推进器壁面腐蚀的影响
通道等离子体环境对稳态等离子体推进器壁面腐蚀的影响
操慧珺;张志昊
【期刊名称】《机械工程与技术》
【年(卷),期】2017(006)005
【摘要】稳态等离子体推进器工作过程中通道的等离子体环境参数会影响高能粒
子束的分布,进而影响离子对壁面溅射的情况。
本文就加入预电离腔及考虑电荷交
换碰撞对壁面腐蚀的影响进行了研究。
通过调整模型中预电离率参数,研究了预电
离率大小对通道物理特性分布及对通道壁面常规腐蚀的影响。
结果表明预电离不会影响通道内主要物理特性,但由预电离引入的额外等离子体会加剧壁面的常规腐蚀。
通过加入蒙特卡洛碰撞模块得到了电荷交换碰撞对通道各项物理参数分布和壁面常规腐蚀的影响。
结果表明当考虑电荷交换碰撞后,通道内高能离子密度减少,壁面常
规腐蚀情况有所减缓。
【总页数】11页(P337-347)
【作者】操慧珺;张志昊
【作者单位】[1]厦门城市职业学院,机械与自动化工程系,福建厦门;;[2]厦门大学,
材料学院,福建厦门
【正文语种】中文
【中图分类】F2
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1.二次电子发射对稳态等离子体推进器加速通道鞘层的影响 [J], 田立成;石红;李娟;张天平
2.稳态等离子体推进器羽流的粒子模拟 [J], 田东波;沈青;樊菁
3.稳态等离子体推进器羽流场数值模拟 [J], 贺碧蛟;张建华;蔡国飙
4.负离子对稳态等离子体推进器鞘层的影响 [J], 赵晓云
5.2cm电子回旋共振离子推力器离子源中磁场对等离子体特性与壁面电流影响的数值模拟 [J], 夏旭;杨涓;付瑜亮;吴先明;耿海;胡展
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托卡马克边界等离子体数值模拟
托卡马克边界等离子体数值模拟
陈一平;邱励俭;栾贵时
【期刊名称】《中国核科技报告》
【年(卷),期】1996(000)0S1
【摘要】<正> 用合适的模拟程序,通过数值求解二维多流体等离子体输运方程来模拟托卡马克边界等离子体输运过程和输运特性。
模拟结果能显示边界层区域等离子体参数的分布特性,尤其能显示第一壁和偏滤器靶板附近等离子体参量的分布特性。
模拟计算的结果对托卡马克
【总页数】2页(P9-10)
【作者】陈一平;邱励俭;栾贵时
【作者单位】中国科学院等离子体物理研究所;中国科学院大恒公司;合肥;合肥;北京【正文语种】中文
【中图分类】TL
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1.HL-2A托卡马克边界等离子体数值模拟及非日冕平衡条件下的杂质辐射问题研究 [J], 程发银;石秉仁;严建成
2.等离子体理论／识别TdeV托卡马克等离子体的边界和中心位置 [J], 王中天;G.LeClair;李芳著;毛国平;拾曼莉
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4.识别TdeV托卡马克等离子体的边界和中心位置 [J], 王中天;Clair;G;Le;等
5.基于TEQ的固定边界托卡马克等离子体平衡模拟 [J], 刘志远;李国强;徐立清
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脉冲激光烧蚀CFRP材料工艺优化
脉冲激光烧蚀CFRP材料工艺优化
蔡颂;宋金潮;王遥遥;陈达;邓凯;汤迎红;李琦
【期刊名称】《激光技术》
【年(卷),期】2024(48)1
【摘要】为了研究20 W纳秒激光对碳纤维复合材料(CFRP)烧蚀的工艺质量,采用单因素实验方法及光切法进行了理论分析和实验验证,得到了扫描速率、峰值功率、离焦量对材料表面加工质量的影响规律,并对0.5 mm CFRP材料板进行了烧蚀实验。
结果表明,调整激光器的离焦量,让激光的焦点与材料平面在同一高度,可使扫描线宽最小,减少了材料烧蚀的热影响区,提高了激光能量利用率;设定激光扫描速率为220 mm/s和峰值功率为10 W,可得到大小为3.50μm的CFRP最小表面粗糙度
平均值,其中粗糙度数据稳定性样本方差最佳,约为0.133μm 2,在此条件下可得到
良好的加工表现。
此研究为脉冲激光加工CFRP材料工艺研究提供一定参考,并为
脉冲激光加工复合材料工艺应用打下了一定的实践基础。
【总页数】9页(P83-91)
【作者】蔡颂;宋金潮;王遥遥;陈达;邓凯;汤迎红;李琦
【作者单位】武昌工学院智能制造学院;湖南工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN249;TB332
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第３ ６卷 第 ３期
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基 于 克 努森 模 型 的脉 冲等 离子 体 推 力器 烧 蚀 边 界 层数 值 研 究①
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杨 磊， 刘 向阳 ， 武志文 ， 王宁飞
（ 北 京 理 工 大 学 宇航 学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
摘要 ： 为 了 准确 描 述 脉 冲 等 离子 体 推 力 器 （ Ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ Ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ Ｔ ｈ ｒ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ ， Ｐ Ｐ Ｔ ） 烧 蚀 工 作 过 程 与 流 场入 Ｉ ： ２ 的本质 关系， 通 过 克 努 森 双 峰 速 度 分 析 函 数 对 烧蚀 边界 层 以及 内部 返 流 作 用机 制 进 行 数 值 分 析 研 究 。 针 对 Ｋ — Ｂ模 型在 Ｐ 烧 蚀 研 究 中 的缺
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Ｄ ｏＩ ： １ ０ ． ７ ６ ７ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ２ ７ ９ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ２
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的研 究提 供 了理 论 参 考 。 关键词 ： 电 推进 ； 脉 冲 等 离子 体 推 力 器 ； 克努森层 ； 烧 蚀 中 图分 类 号 ： Ｖ ４ ３ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ － ２ ７ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ３ ４ ６ － ０ ７
陷， 通过化 学反应动 力学仿真获取烧蚀粒子产物 ， 并 由内部 自由度修正 Ｋ — Ｂ模 型 中能量 守恒形式 ， 分析 热化 反应所造成 的 烧蚀 多组分及其质量分布特性对烧蚀 内外层 热力学状 态和 内部流动的影响 ， 进 一步发展适 用于 Ｐ Ｐ Ｔ烧 蚀特性的克努 森模
型 。根据动量 守恒确立流动非平衡层 的物理 边界 关系， 并针 对平行板型 Ｐ Ｐ ｒ的几何尺寸和 电参 数 ， 实例评估 了影响“ 滞后 烧蚀” 速 率大小和分布 范围的流体层等 离子体物性参数和状态条件 。文中的研究方法为 Ｐ 烧蚀 与等 离子流动耦合特 性
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