霍爾推力器傳導(dǎo)溝槽對(duì)近壁傳導(dǎo)影響的粒子模擬.pdf

1、霍爾推力器是一種通過電場加速離子產(chǎn)生推力的電推進(jìn)裝置，電場的分布直接影響推力器的效率、比沖等性能參數(shù)。推力器在工作中采用恒壓源供電時(shí)，通道內(nèi)的電導(dǎo)率分布直接決定了電場的分布。因此采用各種手段影響電導(dǎo)，構(gòu)造合理的電導(dǎo)率分布，成為提高推力器性能的有效手段，也是近年來國內(nèi)外電推進(jìn)裝置研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
　　霍爾推力器通道內(nèi)比較理想的電導(dǎo)率分布為：近陽極區(qū)和電離區(qū)電導(dǎo)率較大，而對(duì)離子加速起重要作用的加速區(qū)則具有較小電導(dǎo)率。基于該規(guī)律，采

2、用在近陽極區(qū)和電離區(qū)通道壁面增加矩形溝槽的方法，可以相對(duì)減小加速區(qū)電導(dǎo)率，以達(dá)到合理優(yōu)化通道內(nèi)電勢分布的目的。本文采用PIC粒子模擬的方法對(duì)平板和矩形溝槽鞘層的近壁傳導(dǎo)特性進(jìn)行模擬計(jì)算，給出了溝槽尺寸、電磁場和壁面材料等參數(shù)對(duì)于近壁傳導(dǎo)的影響，為采用增加溝槽方法構(gòu)造合理通道電勢分布提供了理論基礎(chǔ)，主要內(nèi)容為：
　　首先，建立了PIC計(jì)算模型。分別對(duì)平板和矩形溝槽鞘層建立模型，確定了模型邊界條件，給出了絕緣壁面上二次電子發(fā)射模型和二

3、次電子的初速度處理方法。
　　其次，在模型的基礎(chǔ)上計(jì)算了平板和矩形溝槽鞘層的特性。提出了模擬過程中發(fā)現(xiàn)的PIC方法穩(wěn)定性問題，通過引入控制理論思想對(duì)PIC方法的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并提出了修正算法，保證了計(jì)算的穩(wěn)定性。然后研究了入射電子溫度、絕緣壁面材料、離子流入射強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)平板鞘層內(nèi)粒子密度、電勢、電子溫度空間分布的影響；矩形溝槽鞘層模型則主要模擬了溝槽的幾何尺寸對(duì)計(jì)算區(qū)域內(nèi)粒子密度、電勢、電子溫度分布的影響。
　　最后，