超高速碰撞等离子体数值模拟

摘要

基于SPH数值模拟方法,编写二维SPH程序,并且结合一种接触力算法进行超高速碰撞的数值模拟研究。以热力学理论为基础,推导得出描述等离子体电子密度,电子温度,原子温度与物质比内能,密度,质量关系的物理公式。将此物理公式代入二维SPH程序,进行超高速碰撞产生等离子体的直接数值模拟。模拟得到了超高速碰撞产生的等离子体总电荷数随时间变化以及等离子体空间的分布变化。进一步对铝球超高速碰撞双层靶板进行数值模拟,收集产生等离子体的总电荷数,发现一次碎片云碰撞后板产生的电量远高于铝球对前板碰撞产生的电量,说明对于航天器来说,一次碎片云碰撞舱壁产生的电磁影响有可能是很显著的。