[发明专利]一种基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法

说明书

本发明公开了一种基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法，包括以下步骤：S1，根据爆震模式工作过程确定控制方程；S2，构建自定义函数UDF；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，设置材料属性，流场压力；S8，设置动网格；S9，选择求解方法，确定求解精度；S10，边界初始化并设置迭代参数、进行计算；S11，查看残差图，速度、压力和温度图。本发明利用FLUENT仿真软件讨论了激光推进过程中其推力的变化原因，能够保证火箭飞行过程中的速度平稳。

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仿真的爆震激光推力器分析方法。

背景技术

推进技术是航天运载器的核心技术，现有的航天推进装置多为液体或固体火箭发动机，它们有一个共同点，就是通过喷管将化学反应产生的热能转化为喷气动能，利用反冲作用产生推力。研究与实践表明，对于传统的化学火箭发动机，由于燃烧室温度和燃烧产物分子量的限制，发动机的比冲不会超过5000m/s。为了提高比冲，人们研究了多种非化学推进方式，比如电推进、核能推进和激光推进等，电推进系统可以获得很高的比冲，但是推力较小；核推进能够获得很大的推力和较高比冲，但是推进剂有毒，存在污染，并且需要携带较大的能源设备等；激光推进系统通过聚焦激光击穿工质形成高温高压的等离子体，等离子体从喷管喷射出去对发动机产生反冲力，并且激光推进系统的工质与能源分离，由远距离传输而来的高能激光提供推进所需能量，可以获得较高的比冲和推力。针对激光推进系统广阔的应用前景，亟需提供一种针对激光推进过程的分析平台，为激光推进的过程研究提供便利。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法，应用dynamicmesh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爆震激光推进过程中推力的变化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于FLUENT仿真的爆震激光推力器分析方法，包括以下步骤：

S1，根据爆震模式工作过程中的激光吸收波阶段和后续冲击波衰减阶段确定控制方程；

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，并设置材料属性和流场压力、温度；

S8，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；

S9，选择求解方法，确定求解精度；

S10，边界初始化并设置迭代参数，利用FLUENT求解器进行计算；

S11，查看残差图，速度、压力和温度图。

可选的，所述步骤S1中的控制方程具体包括：

相应的热流也简化为：