[发明专利]一种基于FLUENT仿真的连续激光推力器工质分析方法

说明书

本发明公开了一种基于FLUENT仿真的连续激光推力器工质分析方法，包括以下步骤：S1，根据连续模式确定定常控制方程组；S2，构建自定义函数UDF；S3，建立抛物线模型，利用Gambit软件建模，选取网格类型划分网格，设置边界条件，输出case文件；S4，打开FLUENT软件，将case文件导入到FLUENT软件中；S5，检测网格并设定网格单位；S6，FLUENT软件导入自定义函数UDF；S7，选择正确的辐射模型、能量模型和湍流模型；S8，设置边界条件；S9，设置动网格；S10，选择求解方法，确定求解精度；S11，边界初始化并设置迭代参数、进行计算；S12，查看残差图，速度、压力和温度图。本发明方法能够分析不同工质的等离子体体积和能量利用率，对连续激光推进技术工质的分析和选择具有指导意义。

技术领域

本发明涉及激光推进技术领域，特别是涉及一种基于FLUENT仿真的连续激光推力器工质分析方法。

背景技术

低成本、高可靠和快速机动一直是航天推进技术的发展方向，激光推进以其能源与工质、能源与飞行器完全分离的两个突出特点，第一次使推进系统同时获得理想推力和较高比冲成为可能。激光推进中的工质的选择一直是激光推进技术的重要研究内容之一，推进工质一般分为气体工质、液体工质和固体工质，气体工质具有较高的推进比冲，但冲量耦合系数较小，不同的气体工质拥有不同的等离子体体积和能量利用率。因此需要提供一种连续激光推力器工质分析方法，对激光推进系统中不同的推进工质的最佳工况点和相关参数提供理论指导。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于FLUENT仿真的连续激光推力器工质分析方法，应用Gambit建模和构建自定义函数UDF，通过利用FLUENT软件进行仿真来研究在连续激光推力器模型中氢气和氩气工质的等离子体体积和能量利用率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于FLUENT仿真的连续激光推力器工质分析方法，包括以下步骤：

S1，根据连续模式下等离子体核心区流场的特点，确定连续激光推进的定常控制方程组；

S2，，构建自定义函数UDF，用于FLUENT计算过程中的激光能量设置、动边界设置和等离子参数调整；

S3，建立抛物线模型，利用Gambit软件进行建模，选取网格类型划分网格，设置边界条件，输出case文件；

S4，打开FLUENT软件，将case文件导入到FLUENT软件中；

S5，检测网格，检查划分的网格是否正确并设定网格单位；

S6，FLUENT软件导入自定义函数UDF；

S7，选择正确的辐射模型、能量模型和湍流模型；

S8，连续激光加热推力器模型的入口选用质量流量入口边界条件，气体为氢气或者氩气，总温为300K，外场区域出口平面设为压力出口边界，根据出口处气体工质的流动速度设置边界条件；

S9，在FLUENT中，进行动网格计算，选中动网格计算模块，并设置动网格总体计算参数及模式；

S10，选择求解方法，确定求解精度；

S11，边界初始化并设置迭代参数，利用FLUENT求解器进行计算；

S12，查看残差图，速度、压力和温度图。

可选的，所述步骤S1中的连续激光推进的定常控制方程组为：

其中，各矢量如下：