Simulaciones y Análisis de la Influencia de un Entorno de Presión de Respaldo al Vacío en los Propulsores de Ablación por Láser
Autores: Wen, Ming; Du, Baosheng; Cui, Haichao; Han, Jianhui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulaciones y Análisis de la Influencia de un Entorno de Presión de Respaldo al Vacío en los Propulsores de Ablación por Láser
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsor
Penacho
Ablación láser
Presión de retroceso en vacío
Modelo de simulación
Parámetros de rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
El estudio de los campos de flujo del chorro del propulsor puede proporcionar una serie de parámetros de rendimiento del propulsor, como el efecto de empuje, la contaminación del chorro de la nave espacial, etc., lo cual es de gran importancia para el desarrollo del propulsor. El artículo presenta un modelo de simulación física de un propulsor láser en un entorno de presión de retroceso al vacío. A través del método de diferencias finitas y el método de cálculo de Simulación Directa de Monte Carlo (DSMC), basado en la estructura y el modo de funcionamiento del propulsor de ablación láser real, se obtienen los cambios en la distribución del campo de flujo en el chorro del propulsor láser bajo diferentes condiciones de presión de retroceso al vacío. La influencia de diferentes condiciones de presión de retroceso al vacío sobre la densidad del chorro, la presión, la temperatura y el campo de velocidad del propulsor se verificó a través de experimentos físicos, y se analizó en detalle la evolución del campo de flujo del chorro durante la ablación láser de un material sólido de éter glicidílico de poliamida (GAP). Los resultados de la simulación están en buena concordancia con los resultados de las pruebas, y la desviación entre los datos simulados y los datos de prueba de 0 a 3000 ns es inferior al 10.4%. Este estudio presenta una base para un modelo de predicción de propulsores de ablación láser en entornos de vacío y proporciona una referencia importante para pruebas en tierra y aplicaciones en órbita de sistemas de propulsión láser de satélites.
Descripción
El estudio de los campos de flujo del chorro del propulsor puede proporcionar una serie de parámetros de rendimiento del propulsor, como el efecto de empuje, la contaminación del chorro de la nave espacial, etc., lo cual es de gran importancia para el desarrollo del propulsor. El artículo presenta un modelo de simulación física de un propulsor láser en un entorno de presión de retroceso al vacío. A través del método de diferencias finitas y el método de cálculo de Simulación Directa de Monte Carlo (DSMC), basado en la estructura y el modo de funcionamiento del propulsor de ablación láser real, se obtienen los cambios en la distribución del campo de flujo en el chorro del propulsor láser bajo diferentes condiciones de presión de retroceso al vacío. La influencia de diferentes condiciones de presión de retroceso al vacío sobre la densidad del chorro, la presión, la temperatura y el campo de velocidad del propulsor se verificó a través de experimentos físicos, y se analizó en detalle la evolución del campo de flujo del chorro durante la ablación láser de un material sólido de éter glicidílico de poliamida (GAP). Los resultados de la simulación están en buena concordancia con los resultados de las pruebas, y la desviación entre los datos simulados y los datos de prueba de 0 a 3000 ns es inferior al 10.4%. Este estudio presenta una base para un modelo de predicción de propulsores de ablación láser en entornos de vacío y proporciona una referencia importante para pruebas en tierra y aplicaciones en órbita de sistemas de propulsión láser de satélites.