图形处理器并行计算用于离子发动机粒子模拟

 为了研究离子发动机羽流对航天器的影响,采用质点网格-蒙特卡罗碰撞方法对离子发动机羽流中的交换电荷离子进行了模拟。利用计算设备统一架构技术,开发出一套基于图形处理器的并行粒子模拟程序。随机数生成采用并行MT19937伪随机数生成器算法,电场方程使用完全近似存储格式的代数多重网格法求解。r-z轴对称坐标系中,在z=0 m处获得的电流密度均值为4.5×10^-5 A/m²,图形处理器所得结果与中央处理器模拟结果吻合。在16核心的NVIDIA GeForce 9400 GT图形显示卡上,取得相对于Intel Core 2 E6300中央处理器4.5~10.0倍的加速比。     

离子发动机交换电荷离子返流的粒子模拟

 建立了离子发动机羽流的物理模型,采用粒子网格对羽流中的交换电荷离子的分布进行了模拟,电场方程使用完全近似格式的代数多重网格方法求解。利用计算设备统一架构技术开发出一套基于图形处理器的3维并行粒子模拟程序。计算结果表明,交换电荷离子在径向扩张型电势结构下会向束流区外运动,一部分交换离子在电场力作用下会向发动机上游运动,从而形成返流。发动机上游区域的交换电荷数密度与束流等离子体数密度相比降低了3~4个数量级。通过降低电子温度可有效降低返流电流。     

航天发射超导磁浮平台设计的初步实验研究

鉴于未来航天发射安全、可靠、低成本的要求,国外先后提出了不同磁悬浮系统助推发射运载器的概念及方案.我们基于初步拟定的高温超导磁悬浮发射系统方案,展开了相应的研究和探索.本文从磁浮系统悬浮力和稳定性综合考虑出发,建立配套高温超导实验测试系统,研究和比较了NdFeB永磁轨道构型和高温超导块材组合对磁浮系统性能的影响,并进行了定性的分析,其结果对小型缩比磁悬浮发射试验平台的构造具有极其重要的现实意义.     

离子推力器加速栅极离子运动规律的数值研究

 以离子推力器栅极组件为研究对象,建立了3维数值模型,应用网格质点法研究了束流离子和电荷交换离子在栅极组件间的运动规律。根据给定的几何和物理参数,模拟得到了栅极组件附近的电势分布、束流离子和电荷交换离子的运动轨迹、速度相空间分布以及加速极电流等。模拟结果表明：加速栅极下游产生的电荷交换离子在电场的作用下会加速撞击加速栅极下游面,是造成加速栅极腐蚀的主要因素;栅极间产生的电荷交换离子会撞击到加速栅极孔壁面,使加速栅极孔逐渐增大。     

高温超导磁浮动态性能的实验研究

在世界各国高重复使用单级入轨运载系统的概念研究中，磁悬浮助推发射技术具有低成本、高性能等优点而成为下一代发射系统可供选择的先进技术，提高动态特性可以有效的保证系统工作的稳定性和可靠性，对于磁浮系统及其磁浮技术的应用研究具有一定的指导意义．本文针对高温超导永磁磁浮机构，建立相应的动态性能测试平台，通过激振和响应回馈信号分析获得系统的刚度和固有频率等动态参数，研究和分析一定振幅、频率条件下悬浮气隙的变化对系统动态性能的影响，并探讨了磁浮系统在动态环境中的白稳定行为和可能的控制策略，为缩比磁悬浮发射试验平台的建立提供可靠的技术依据．     

高温超导磁浮动态性能的实验研究

在世界各国高重复使用单级入轨运载系统的概念研究中,磁悬浮助推发射技术具有低成本、高性能等优点而成为下一代发射系统可供选择的先进技术,提高动态特性可以有效的保证系统工作的稳定性和可靠性,对于磁浮系统及其磁浮技术的应用研究具有一定的指导意义.本文针对高温超导永磁磁浮机构,建立相应的动态性能测试平台,通过激振和响应回馈信号分析获得系统的刚度和固有频率等动态参数,研究和分析一定振幅、频率条件下悬浮气隙的变化对系统动态性能的影响,并探讨了磁浮系统在动态环境中的自稳定行为和可能的控制策略,为缩比磁悬浮发射试验平台的建立提供可靠的技术依据.