激光烧蚀掺杂金属聚合物推力产生过程数值模拟

作者：段兴跃; 李小康; 程谋森; 李干

来源：推进技术, 2017, 38(02): 257-265.

DOI：10.13675/j.cnki.tjjs.2017.02.003

• 激光烧蚀推进
• 掺杂聚合物
• 推力产生机理
• 数值模拟

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340J/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。

• 单位
  解放军理工大学; 国防科学技术大学