小功率电弧喷射发动机的数值计算

为详细了解电弧喷射发动机内部工作过程和相关工作参数对其性能的影响,参照实验用发动机的工作参数建立了模型,数值模拟了电弧喷射发动机工作通道内流场和电磁场。利用NND格式求解耦合电磁源项N S方程,Gauss Seidel迭代加超松弛方法求解椭圆型电磁场方程,计算得到的发动机工作通道内流场、电磁场结构,与实验数据进行了对比。结果表明,对同一结构尺寸的发动机,随推进剂流量变化,发动机性能存在最佳值;在一定流量范围内,实验数据和计算结果相符。

发射光谱测量电弧加热发动机羽流温度

为了研究玻耳兹曼图法和谱线绝对强度法对测量结果的影响,讨论了电弧加热发动机羽流的光谱诊断方法,并建立了一套光谱诊断系统.以氩气为工质,利用此系统在真空室中进行了光谱诊断,分别用玻耳兹曼图法和谱线的绝对强度法得到了羽流的温度,这两种方法测得的结果有20%～30%的偏差.实验中氩气流量为42.1mg/s,功率约为200W.试验结果表明,在试验工况下,由于羽流处在热力学非平衡态,采用玻耳兹曼图法和谱线的绝对强度法得到的结果是不同的,应该根据具体的工况选择测量方法.

小功率电弧等离子体发动机试验及性能分析

电弧等离子体发动机 (Arcjet)因其高比冲、高推力 功率比等特点成为当前国际上电火箭研究和应用的热点。介绍了小功率Arcjet实验研究系统的主要组成 ,分析了实验方案 ,对 4种不同结构尺寸的发动机进行了性能实验 ,给出初步的发动机工作性能参数及实验结果分析。实验结果表明小喷管喉径及氮作为推进剂的发动机性能较好。所得结论对小功率Arcjet发动机的优化设计具有参考价值。

国外电弧加热喷气火箭发动机理论与实验研究

简要总结了国外电弧加热喷气火箭发动机研究发展的历史，介绍了实验研究系统的主要设备、发动机结构、零部件材料和测量参数等，给出了实验研究的一些主要结果和结论，归纳了理论分析和数值分析的主要研究内容，并将电弧加热喷气火箭发动机气动热力学过程同化学火箭进行了比较。

电弧喷射推力器内部工作过程研究综述

对电弧喷射推力器及其内部工作过程特性作了简要介绍，分析了内部工作过程对其性能的影响并对有关实验与理论研究作了概述。电弧喷射推力器内部流动具有过程复杂剧烈，空间狭小，非平衡性强烈等特点。目前在实验上，采用气动方法、静电方法、光谱方法以及激光方法等获得了内部及外部（羽流）流动过程的多种综合参数和流场参数；理论上已建立了能初步反映化学不平衡、热力学不平衡等较为复杂物理过程的数值模型，为全面认识电弧喷射推力器内部工作过程机制提供了有效的手段。

电弧喷射器流场模拟中电场计算的多重网格法

在建立电弧喷射器内等离子体流场电场计算模型以及基本算法基础上，研究了采用多重网格对收敛速度的改进效果。数值计算证实了此方法的有效性尤其对流场电场耦合计算是有利的。

电弧喷射推力器流动区域电磁场数值解法

为了有效地进行电弧喷射推力器流动区域全场 (流场、电场、磁场和化学反应 ) 耦合数值模拟并揭示其电磁场特征, 建立了适当的电磁场模型, 对电磁场控制方程的数值解法进行了详细研究。模型基于推力器稳态工作特征, 控制方程由麦克斯韦方程组简化得到, 采用有限控制容积积分方法离散椭圆型控制方程, 采用 9种不同的迭代方法求解离散方程。给出了不同迭代方法的收敛速度、数值稳定性和最终精度。研究表明, Gauss Seidel逐线超松弛迭代法是推力器流动区域电磁场离散方程的一种快速有效的数值解法。

可压流的龙格-库塔时间步进求解法及其应用

研究了用经典四阶龙格－库塔法计算可压缩流场的可行性，并将其用到了电弧喷射推力器内部等离子体流场的数值求解中。应用情况表明，在结合了局域时间步长、隐式残值光滑加速收敛措施后，本格式能够成功地计算比较复杂的可压缩气体流场以及等离子体流场。有关计算结果揭示了气体流经电弧喷射推力器通道但无电流时形成的纯气动流场以及有电流通过时形成的等离子体流场的丰富的结构和一些重要的影响因素，为研究其过程机制提供了依据。