消融毛细管等离子体发生器一维数值仿真

消融毛细管等离子体发生器是电热化学发射系统中重要的组成部分。针对一种用于生成等离子体的标准消融材料——聚乙烯，本文建立了适用于等离子体发生器的一维控制方程组，并利用MacCormack的显隐格式进行数值求解，仿真出了等离子体发生器放电特性参数以及发生器内的一维流动情况，并由实验得到了验证。本文的模型可以对等离子体发生器的工作特性进行预测。     

SPETC炮等离子体发生器自由喷射放电特性研究

从多个方面对固体工质电热化学（SPETC）炮中等离子体发生器的自由喷射放电特性进行了研究。通过在不同毛细管几何参数、不同消融毛细管材料、不同PFN放电参数、不同脉冲叠加方式等条件下的百余次放电实验，结合数值分析，得出了在上述不同条件下，自由喷射等离子体发生器的主要放电特征参数的基本变化规律。     

脉冲成形网络与毛细管等离子体发生器的计算

电容储能脉冲成形网络和消融毛细管等离子体发生器是电热发射系统的两个重要组成部分,电网络的放电电流和等离子体负载在整个放电过程中是互相耦合的.文中将电容储能脉冲成形网络电路的简化模型与等离子体发生器一维模型结合,对等离子体发生器放电实验进行预测,并与实验结果进行了对比,这种计算对脉冲成形网络和等离子体发生器的设计和运行都具有指导意义.     

电热消融毛细管几何参数放电实验研究

在电热化学 (ETC)发射系统中 ,作为等离子发生器的工作元件 ,毛细管的几何参数是影响系统电热转换效率 ,以及等离子体与膛内工质作用效果的主要因素之一 .本文通过在高、低两种电能水平以及不同管径下 ,对多种长度的消融毛细管作发生器放电实验 ,详细分析了在不同电能水平下 ,负载稳态阻抗、峰值电流、负载效率等主要放电特征参量随毛细管几何参数的变化规律     

电热增强型固体发射药火炮内弹道模拟研究

描述了消融毛细管中高压电弧放电下的等离子体形成，喷射和火炮内弹道过程；建立了脉冲功率源放电模型，消融毛细管放电模型，内弹道集总模型的耦 合模型，并进行了数值求解。通过对膛内压力曲线的形成特点的分析，提出了单脉冲点火，多脉冲增强燃烧的双喷管模型和常规固体药点火，多脉冲增强燃烧的单喷管模型。     

结构参数变化对等离子体发生器性能的影响

建立了关于电热化学炮底喷式等离子体发生器的零维模型,从理论上分析了消融管长度、半径和喷口半径等结构参数发生变化对等离子体性能所带来的影响。计算结果表明,通过选择合适的结构参数．可以获得一定性能的等离子体。     

中心电弧管内受限高压放电的实验研究

在电热化学发射中，等离子体发生器的放电过程是电能转化为热能的重要阶段。文中提出了采用中心电弧式的毛细管，并对一种通用的材料－－聚乙烯在多种贮能条件下进行了放电实验研究，得出了一些规律性的认识。实验表明，中心电弧等离子体发生器在电弧稳定性以及对现有发射装置的电热化学发射改造等方面都有其独特的优点。     

等离子体发生器密封性优化设计研究

针对等离子体发生器在发射药燃烧产生高温高压的环境下出现漏气现象,通过分析其内部结构、等离子体产生及传输过程,提出等离子体发生器密封的改进优化措施,并在密闭爆发器中进行密封性能验证。结果表明:等离子体发生器内部结构及装配工艺优化调整后,等离子体释放过程更加平稳,持续放电时间延长,发射药燃烧过程中压力曲线最大压力处下降过程变化缓慢,从而有效地解决了等离子体发生器的漏气问题。     

消融控制电弧等离子体发生器的数值模拟

利用可消融材料制成毛细管,在其两端阳极与中空阴极间进行大功率放电,形成高压等离子体源．这种技术可应用于电热／电热化学超高速推进技术．本文在处理这类问题的时间相关两维统一模型基础上,针对狭长毛细管及径向快速松驰条件,运用积分平均方法,建立了能反映这一物理过程主要特征的时间相关轴向一维模型．计算表明：本文所建模型与计算方法能正确再现受限毛细管高压放电的主要物理过程,计算结果得到了实验验证     

消融控制电弧等离子体电导率模型的初步研究

分析了消融控制电弧等离子体的非理想性质,提出了新的电导率模型,并用于计算电热炮放电毛细管中等离子体的电导率,模型中考虑了中性柱子碰撞和量子机理.将计算结果和其它模型作了比较.结果表明,该模型更适用于脉冲放电等离子体电导率的计算.给出了一个简化的计算公式,在20 000～50 000 K的温度范围内,简化公式和该模型的计算结果相差不到10%.     

Research on 2D Model of Capillary Discharge Plasma

The physical process of capillary discharge in a PE tube utilized in electro-thermal-chemical(ETC)guns was investigated.ETC guns can enhance the ignition and combustion of propellant in order to reduce the ignition delay and increase muzzle velocity of the projectile.A key component in ETC gun is the capillary plasma source.In this paper,a 2D steady state model of discharge was built by using magnetic hydrodynamics method.It took the plasma energy balance,material ablation,mass and momentum conservations in...     

电热发射内弹道集总参数模型

本文在一定的假设基础上给出了电热发射内弹道集总参数数学模型 ,该模型包括放电管内等离子体生成、流动过程以及燃烧室内液体发射药的燃烧等过程。考虑了毛细管材料烧蚀、电离产生等离子体的机理 ,液体发射药的燃烧 ,弹后气体的压力分布。利用该模型对电热发射内弹道过程进行了数值模拟 ,其结果与实验值在特殊点上具有较好的一致性     

纯碳/碳材料烧蚀对飞行器等离子体流场的影响

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气进行复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响.通过高频等离子体风洞,采取高频感应加热的方式产生超音速高温气流,在相同外形的纯碳碳材料模型和铜制水冷模型周围形成高温绕流流场.利用朗缪尔探针对...     

飞行器热解炭化材料烧蚀产物对等离子体流场的影响规律

高速飞行器表面防热材料在气动加热产生的高温下会热解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气发生复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响.基于求解热化学非平衡Navier-Stokes方程,建立耦合烧蚀壁面的三维等离子体流场计算方法.理论预测电磁衰减测量项目第2次飞行试验(RAMC...     

毛细管等离子体阻抗特性实验研究

电热或电热化学发射中以等离子体实现能量的转化,等离子体的阻抗特性决定了能量的转化效率。从实验角度研究了毛细管内电弧放电生成的等离子的负载阻抗特性。通过测量放电过程中等离子体负载的电压,电流,分析了等离子体负载阻抗值在不同放电电压及环境背压条件下的变化趋势及其对电能输入效率的影响。实验结果表明毛细管内等离子体负载阻与放电电压成反比,电能输入效率与毛细管外背压成反比。     

高超声速飞行器烧蚀后退量时序提取及基于神经网络的预测

为了观测高超声速飞行器头部模型在高温流场下的烧蚀现象,在电弧风洞上开展了热考核试验,基于电荷耦合器件相机图像比色测温方法,获得电弧风洞烧蚀模型表面温度随时间演化数据.通过追踪模型边缘温度场变化,给出模型烧蚀过程中形变过程,提取驻点及其他边缘点后退量随时间变化数据.利用最小二乘法和长短期记忆(LSTM)网络方法对烧蚀后退...     

碳纤维增强类复合材料烧蚀产物对等离子体流场特性影响的实验研究

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀并产生等离子体。为分析不同烧蚀条件下碳纤维增强类复合防热材料的烧蚀产物对下游流场特性的影响,利用高频等离子体风洞,采用高频感应加热方式对碳/碳和碳/碳化锆两种复合防热材料进行烧蚀并产生高速等离子体射流,在下游通过朗缪尔探针和平头柱塞量热计获得不同烧蚀状态下的流场电子数密度和驻点热流。研究结果表明：随着两种材料烧蚀率的增加,下游流场中的电子数密度和驻点热流逐渐降低,表明“黑障”风险和气动加热现象得到缓解;碳/碳化锆材料在降低下游流场的电离度和焓值方面优于碳/碳材料;随着材料前方来流焓值的增大,两种材料烧蚀造成的下游流场电离度和焓值的差异会在一定程度上缩小。