本書是對脈沖等離子體推力器工作過程數(shù)值模擬研究的系統(tǒng)總結。全書內容分為燒蝕篇、放電篇、羽流篇三部分，詳細介紹了脈沖等離子體推力器工質燒蝕、放電加速和羽流膨脹工作全過程涉及的模型和計算方法，并分析了推力器工作過程數(shù)值模擬結果，有助于讀者理解掌握脈沖等離子體推力器工作機理、評估推力器工作特性與推進性能，為研究脈沖等離子體推力器工作過程提供了理論依據(jù)、模型參考和方法支撐。
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航空宇航科學與技術學科的學術帶頭人，擔任裝備發(fā)展部專業(yè)組專家、國家自然基金同行評議專家。獲軍隊科技進步一等獎2項，軍隊科技進步二、三等獎各1項；被評為教育部新世紀優(yōu)秀人才、軍隊首批優(yōu)秀專業(yè)技術人才、湖南省優(yōu)秀碩士學位論文指導教師，獲湖南省青年科技獎。
目錄
總序
序言
前言
第1章 概述 1
1.1 PPT數(shù)值模型研究進展 1
1.1.1 零維模型 1
1.1.2 機電模型 3
1.1.3 工質燒蝕模型 5
1.1.4 磁流體動力學模型 6
1.1.5 粒子模型 8
1.2 本書內容安排 9
參考文獻 10
第一篇 燒蝕篇
第2章 PTFE工質電弧燒蝕過程的數(shù)值模擬 19
2.1 PTFE工質燒蝕模型 19
2.1.1 吸熱升溫階段 20
2.1.2 相變階段 21
2.1.3 自然冷卻階段 23
2.2 數(shù)值計算方法 24
2.2.1 坐標變換 24
2.2.2 模型驗證 26
2.3 數(shù)值模擬結果與分析 29
2.3.1 PPT工質燒蝕基本物理過程 29
2.3.2 不同放電特性對工質燒蝕特性的影響 31
參考文獻 33
第3章 PTFE工質激光燒蝕過程的數(shù)值模擬 34
3.1 考慮非傅里葉效應的工質燒蝕模型 34
3.1.1 第一燒蝕階段（不考慮相變的非傅里葉熱傳導） 37
3.1.2 第二燒蝕階段（考慮相變的非傅里葉熱傳導） 38
3.2 數(shù)值計算方法 40
3.2.1 坐標變換 40
3.2.2 方程離散化 41
3.2.3 穩(wěn)定性分析 42
3.2.4 算例驗證 43
3.3 數(shù)值模擬結果與分析 45
3.3.1 非傅里葉和傅里葉熱傳導條件下的靶材溫度演化 45
3.3.2 激光強度對溫度演化的影響 48
3.3.3 吸收系數(shù)對溫度演化的影響 48
3.3.4 空間和時間步長對計算結果的影響 49
參考文獻 50
第4章 鋁工質納秒激光燒蝕過程的數(shù)值模擬 52
4.1 基于焓方法的非傅里葉熱傳導和相爆炸模型 54
4.1.1 普通蒸發(fā)和相爆炸 54
4.1.2 鋁的熱物性參數(shù) 58
4.1.3 激光參數(shù)和熱源 62
4.2 數(shù)值計算方法 66
4.2.1 靶材溫度場的求解 66
4.2.2 等離子體羽流流場的求解 67
4.3 數(shù)值模擬結果與分析 68
4.3.1 激光能量密度和等離子體屏蔽效應的影響 68
4.3.2 激光波長的影響 71
4.3.3 背景氣體壓力的影響 72
參考文獻 76
第二篇 放電篇
第5章 基于機電模型的PPT放電過程數(shù)值模擬 79
5.1 基于電流片運動的機電模型 79
5.1.1 自感磁場強度 80
5.1.2 電感模型 82
5.1.3 動力學模型 82
5.1.4 等離子體電阻模型 83
5.1.5 電路模型 84
5.2 考慮電流片質量累積的機電模型 84
5.2.1 工質質量時變模型 84
5.2.2 模型驗證 85
5.3 考慮外加磁場的改進機電模型 91
5.3.1 外加磁場模型 91
5.3.2 模型驗證 96
5.4 數(shù)值模擬結果與分析 98
5.4.1 電參數(shù)對PPT性能的影響 98
5.4.2 結構參數(shù)對PPT性能的影響 106
5.4.3 外加磁場對PPT性能的影響 110
參考文獻 115
第6章 基于磁流體動力學模型的PPT放電過程數(shù)值模擬 116
6.1 物理模型 116
6.1.1 放電電路模型 116
6.1.2 兩相燒蝕模型 117
6.1.3 磁流體控制方程組 119
6.1.4 熱化學模型 127
6.1.5 輸運系數(shù) 129
6.2 數(shù)值計算方法 130
6.2.1 坐標變換 130
6.2.2 Jacobi矩陣與特征值 132
6.2.3 時間離散方法 134
6.2.4 空間離散方法 137
6.2.5 邊界條件 140
6.3 數(shù)值模擬結果與分析 142
6.3.1 算例驗證 142
6.3.2 放電通道內等離子體流動過程的分析 147
6.3.3 放電電流對推力器性能的影響 162
參考文獻 168
第三篇 羽流篇
第7章 基于粒子-流體混合模型的PPT羽流過程數(shù)值模擬 175
7.1 DSMC方法和DSMC-PIC流體混合方法 175
7.1.1 DSMC方法 176
7.1.2 DSMC-PIC流體混合方法 184
7.2 PPT羽流數(shù)值模擬 195
7.2.1 網(wǎng)格劃分及邊界條件 195
7.2.2 流場分析 197
7.2.3 電荷交換碰撞分析 213
參考文獻 221
第8章 脈沖等離子體推力器一體化數(shù)值模擬 222
8.1 雙溫模型及一體化邊界條件 222
8.1.1 雙溫模型 222
8.1.2 一體化邊界條件處理 223
8.2 一維邊界入口羽流模擬計算 227
8.2.1 模型驗證 227
8.2.2 計算結果分析 228
8.3 三維邊界入口羽流模擬計算 240
8.3.1 模型驗證 240
8.3.2 計算結果分析 242
參考文獻 253
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