[發明專利]一種基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法

有效

• 申請號: 202011621232.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112651083B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 檀朝彬;展先彪;王正一;李凌霄;孟令坤;辛尚青;鄭國浩;朱磊;付智超;梁爽;朱亞琦;曹燁彤
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法，包括以下步驟：S1，根據爆震模式工作過程確定控制方程；S2，構建自定義函數UDF；S3，建立拋物線模型，利用Gambit軟件進行建模，選取網格類型劃分網格，設置邊界條件，輸出case文件；S4，打開FLUENT軟件，將case文件導入到FLUENT軟件中；S5，檢測網格并設定網格單位；S6，FLUENT軟件導入自定義函數UDF；S7，選擇正確的輻射模型、能量模型和湍流模型，設置材料屬性，流場壓力；S8，設置動網格；S9，選擇求解方法，確定求解精度；S10，邊界初始化并設置迭代參數、進行計算；S11，查看殘差圖，速度、壓力和溫度圖。本發明利用FLUENT仿真軟件討論了激光推進過程中其推力的變化原因，能夠保證火箭飛行過程中的速度平穩。

技術領域

本發明涉及激光推進技術領域，特別是涉及一種基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法。

背景技術

推進技術是航天運載器的核心技術，現有的航天推進裝置多為液體或固體火箭發動機，它們有一個共同點，就是通過噴管將化學反應產生的熱能轉化為噴氣動能，利用反沖作用產生推力。研究與實踐表明，對于傳統的化學火箭發動機，由于燃燒室溫度和燃燒產物分子量的限制，發動機的比沖不會超過5000m/s。為了提高比沖，人們研究了多種非化學推進方式，比如電推進、核能推進和激光推進等，電推進系統可以獲得很高的比沖，但是推力較??；核推進能夠獲得很大的推力和較高比沖，但是推進劑有毒，存在污染，并且需要攜帶較大的能源設備等；激光推進系統通過聚焦激光擊穿工質形成高溫高壓的等離子體，等離子體從噴管噴射出去對發動機產生反沖力，并且激光推進系統的工質與能源分離，由遠距離傳輸而來的高能激光提供推進所需能量，可以獲得較高的比沖和推力。針對激光推進系統廣闊的應用前景，亟需提供一種針對激光推進過程的分析平臺，為激光推進的過程研究提供便利。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法，應用dynamicmesh建模和構建自定義函數UDF，通過利用FLUENT軟件進行仿真來研究爆震激光推進過程中推力的變化。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法，包括以下步驟：

S1，根據爆震模式工作過程中的激光吸收波階段和后續沖擊波衰減階段確定控制方程；

S2，構建自定義函數UDF，用于FLUENT計算過程中的激光能量設置、動邊界設置和等離子參數調整；

S3，建立拋物線模型，利用Gambit軟件進行建模，選取網格類型劃分網格，設置邊界條件，輸出case文件；

S4，打開FLUENT軟件，將case文件導入到FLUENT軟件中；

S5，檢測網格，檢查劃分的網格是否正確并設定網格單位；

S6，FLUENT軟件導入自定義函數UDF；

S7，選擇正確的輻射模型、能量模型和湍流模型，并設置材料屬性和流場壓力、溫度；

S8，在FLUENT中，進行動網格計算，選中動網格計算模塊，并設置動網格總體計算參數及模式；

S9，選擇求解方法，確定求解精度；

S10，邊界初始化并設置迭代參數，利用FLUENT求解器進行計算；

S11，查看殘差圖，速度、壓力和溫度圖。

可選的，所述步驟S1中的控制方程具體包括：

相應的熱流也簡化為：