本书是对脉冲等离子体推力器工作过程数值模拟研究的系统总结。全书内容分为烧蚀篇、放电篇、羽流篇三部分，详细介绍了脉冲等离子体推力器工质烧蚀、放电加速和羽流膨胀工作全过程涉及的模型和计算方法，并分析了推力器工作过程数值模拟结果，有助于读者理解掌握脉冲等离子体推力器工作机理、评估推力器工作特性与推进性能，为研究脉冲等离子体推力器工作过程提供了理论依据、模型参考和方法支撑。
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航空宇航科学与技术学科的学术带头人，担任装备发展部专业组专家、国家自然基金同行评议专家。获军队科技进步一等奖2项，军队科技进步二、三等奖各1项；被评为教育部新世纪优秀人才、军队首批优秀专业技术人才、湖南省优秀硕士学位论文指导教师，获湖南省青年科技奖。
目录
总序
序言
前言
第1章 概述 1
1.1 PPT数值模型研究进展 1
1.1.1 零维模型 1
1.1.2 机电模型 3
1.1.3 工质烧蚀模型 5
1.1.4 磁流体动力学模型 6
1.1.5 粒子模型 8
1.2 本书内容安排 9
参考文献 10
第一篇 烧蚀篇
第2章 PTFE工质电弧烧蚀过程的数值模拟 19
2.1 PTFE工质烧蚀模型 19
2.1.1 吸热升温阶段 20
2.1.2 相变阶段 21
2.1.3 自然冷却阶段 23
2.2 数值计算方法 24
2.2.1 坐标变换 24
2.2.2 模型验证 26
2.3 数值模拟结果与分析 29
2.3.1 PPT工质烧蚀基本物理过程 29
2.3.2 不同放电特性对工质烧蚀特性的影响 31
参考文献 33
第3章 PTFE工质激光烧蚀过程的数值模拟 34
3.1 考虑非傅里叶效应的工质烧蚀模型 34
3.1.1 第一烧蚀阶段（不考虑相变的非傅里叶热传导） 37
3.1.2 第二烧蚀阶段（考虑相变的非傅里叶热传导） 38
3.2 数值计算方法 40
3.2.1 坐标变换 40
3.2.2 方程离散化 41
3.2.3 稳定性分析 42
3.2.4 算例验证 43
3.3 数值模拟结果与分析 45
3.3.1 非傅里叶和傅里叶热传导条件下的靶材温度演化 45
3.3.2 激光强度对温度演化的影响 48
3.3.3 吸收系数对温度演化的影响 48
3.3.4 空间和时间步长对计算结果的影响 49
参考文献 50
第4章 铝工质纳秒激光烧蚀过程的数值模拟 52
4.1 基于焓方法的非傅里叶热传导和相爆炸模型 54
4.1.1 普通蒸发和相爆炸 54
4.1.2 铝的热物性参数 58
4.1.3 激光参数和热源 62
4.2 数值计算方法 66
4.2.1 靶材温度场的求解 66
4.2.2 等离子体羽流流场的求解 67
4.3 数值模拟结果与分析 68
4.3.1 激光能量密度和等离子体屏蔽效应的影响 68
4.3.2 激光波长的影响 71
4.3.3 背景气体压力的影响 72
参考文献 76
第二篇 放电篇
第5章 基于机电模型的PPT放电过程数值模拟 79
5.1 基于电流片运动的机电模型 79
5.1.1 自感磁场强度 80
5.1.2 电感模型 82
5.1.3 动力学模型 82
5.1.4 等离子体电阻模型 83
5.1.5 电路模型 84
5.2 考虑电流片质量累积的机电模型 84
5.2.1 工质质量时变模型 84
5.2.2 模型验证 85
5.3 考虑外加磁场的改进机电模型 91
5.3.1 外加磁场模型 91
5.3.2 模型验证 96
5.4 数值模拟结果与分析 98
5.4.1 电参数对PPT性能的影响 98
5.4.2 结构参数对PPT性能的影响 106
5.4.3 外加磁场对PPT性能的影响 110
参考文献 115
第6章 基于磁流体动力学模型的PPT放电过程数值模拟 116
6.1 物理模型 116
6.1.1 放电电路模型 116
6.1.2 两相烧蚀模型 117
6.1.3 磁流体控制方程组 119
6.1.4 热化学模型 127
6.1.5 输运系数 129
6.2 数值计算方法 130
6.2.1 坐标变换 130
6.2.2 Jacobi矩阵与特征值 132
6.2.3 时间离散方法 134
6.2.4 空间离散方法 137
6.2.5 边界条件 140
6.3 数值模拟结果与分析 142
6.3.1 算例验证 142
6.3.2 放电通道内等离子体流动过程的分析 147
6.3.3 放电电流对推力器性能的影响 162
参考文献 168
第三篇 羽流篇
第7章 基于粒子-流体混合模型的PPT羽流过程数值模拟 175
7.1 DSMC方法和DSMC-PIC流体混合方法 175
7.1.1 DSMC方法 176
7.1.2 DSMC-PIC流体混合方法 184
7.2 PPT羽流数值模拟 195
7.2.1 网格划分及边界条件 195
7.2.2 流场分析 197
7.2.3 电荷交换碰撞分析 213
参考文献 221
第8章 脉冲等离子体推力器一体化数值模拟 222
8.1 双温模型及一体化边界条件 222
8.1.1 双温模型 222
8.1.2 一体化边界条件处理 223
8.2 一维边界入口羽流模拟计算 227
8.2.1 模型验证 227
8.2.2 计算结果分析 228
8.3 三维边界入口羽流模拟计算 240
8.3.1 模型验证 240
8.3.2 计算结果分析 242
参考文献 253
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