基于粒子方法的霍尔推力器放电特性数值模拟研究

发布时间：2021-11-03 13:27

　　基于Particle-in-Cell（PIC）的数值方法是研究霍尔推力器非常有效的手段,目前哈尔滨工业大学已经搭建了相应的数值模拟平台。但是随着霍尔推力器向着大推力、高比冲方向发展,由此而带来的背压大和多价电离占比多等问题使得现在的模拟平台越来越不能满足需求。针对目前霍尔推力器的这种发展趋势,本课题通过将背压和多价电离等效应考虑进数值模拟平台,使其模拟能力得到进一步的强化。并利用强化后的数值模拟平台研究了真空背压效应、阳极温度、多价电离特性等霍尔推力器的重要问题。首先,基于实验测得的真空背压分布和现有的背景气体摄入相关知识,构建了真空背压模型,通过将真空背景气体均匀地从计算边界右侧摄入到计算区域中来模拟真空背景气体的摄入过程。基于实验测得的多价电离截面参数,并利用MCC和NULL-Collision技术将多价电离过程添加到数值模拟平台中,使其具备模拟多价电离的能力。然后,本文分析了背压对电离加速特性,电势分布,电子温度分布以及性能等的影响。结果表明,由于构成背压的返流工质气体主要在通道出口附近发生电离,影响了通道内外的电导率分布及电势分布,改善了阳极工质的电离加速特性,从而优化了工质利... 

【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】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PIC程序流程图

图 1-2 H6 霍尔推力器 图 1-3 BHT-20k 霍尔推力器欧空局在2003年成功应用1.5kW功率的PPS1350霍尔推力器作为月球探测器Smart-1 的主推进之后，最重要的技术研究是基于 5-10kW 级 PPS-X000 霍尔推力器展开的。

图 1-2 H6 霍尔推力器 图 1-3 BHT-20k 霍尔推力器欧空局在2003年成功应用1.5kW功率的PPS1350霍尔推力器作为月球探测器Smart-1 的主推进之后，最重要的技术研究是基于 5-10kW 级 PPS-X000 霍尔推力器展开的。

【参考文献】：
期刊论文
[1]真空背压对霍尔推力器放电特性影响的实验研究[J]. 鄂鹏,段萍,魏立秋,白德宇,江滨浩,徐殿国.  物理学报. 2010(12)



本文编号：3473769