基于COMSOL的空心阴极放电的模拟研究

发布时间：2021-10-16 17:27

　　推进器是一种将电能转化为动能的推力装置,相较于传统的化学推进,具有高比冲、高效率、高有效载荷比等优势,各航天大国纷纷加大发展力度。目前已经有很多装置成功地用于轨道保持、深空探测等一系列太空任务中。至今为止研究最多的两种电推进装置,一是离子推力器,二是霍尔推力器。在这两种推力器中,空心阴极一方面作为电子源,另一方面作为中和器,是这两种推进系统中尤其重要的部分。在霍尔推力器中至少需要一个阴极来完成工质电离和离子补偿;而在离子推力器中,这两项功能是分开的,至少需要两个空心阴极,一个作为电子源,另一个作为中和器。随着电推进系统的工程化应用,空心阴极作为电推进装置的核心部件,引起了各国的普遍重视。因此研究阴极的可靠性和稳定性具有重要的意义,目前阴极的振荡对阴极的寿命有着不可忽视的影响,所以需要研究阴极振荡的机制,需要了解阴极放电过程中等离子体放电的特性演化过程。对于阴极羽流区当中的等离子体参数可以通过探针诊断以及光谱诊断等多种方式得到,但是由于阴极结构一般比较比较小巧紧凑,且阴极在工作的时候内部温度往往达到上千摄氏度,高温以及结构的限制导致阴极内部的等离子特性参数很难通过常规实验手段得到,而为了... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
Glossary
1. Background and motivations
    1.1 Purpose of the research
    1.2 Hollow cathodes used for electric propulsion
        1.2.1 Principle of hollow cathode discharge
        1.2.2 Development of hollow cathode
        1.2.3 Status of hollow cathode study
        1.2.4 Applications of hollow cathode discharge
    1.3 Simulation of hollow cathode discharge
        1.3.1 Simulation model of hollow cathode
        1.3.2 Software of hollow cathode simulation
2. Establishment of hollow cathode simulation model
    2.1. Intorduction of comsol software
    2.2 Structure of the model
    2.3 Equations of the model
    2.4 Plasma chemistry
    2.5 Boundary conditions
    2.6 Other comsol settings
3. Steady state simulation of hollow cathode
    3.1 Gas parameters of hollow cathode
    3.2 Plasma parameters of hollow cathode
    3.3 Electron pressure
    3.4 Comparison of experimental results and simulation results
    3.5 Boundary condition
4. Study on Hollow cathode Discharge Oscillation
    4.1 Hollow cathode oscillation simulation setting
    4.2 The results of cathode discharge oscillation simulation
    4.3 Distribution of cathode discharge parameter in a cycle
    4.4 Mechanism of hollow cathode oscillation
Conclusion
Reference
Acknowledgement
Author Biography



本文编号：3440212