霍尔推力器壁面材料二次电子发射模型及鞘层特性研究

发布时间：2017-12-05 00:11

  本文关键词：霍尔推力器壁面材料二次电子发射模型及鞘层特性研究

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【摘要】：霍尔推力器是一种将电能转化为动能的先进电推进装置,因其具有高效率、高比冲等优点而广泛适用于航天器的轨道提升、位置保持等空间推进任务。推力器通道内的等离子体和绝缘壁面材料碰撞时会在壁面附近形成鞘层。鞘层的厚度在德拜长度量级,因其尺度较小,不易用实验测量。而鞘层对推力器的放电效率、推力等性能具有重要影响。因此,深入研究不同壁面材料的鞘层特性对提高霍尔推力器各项性能指标具有重要意义。本文针对霍尔推力器放电通道中电子打到壁面发生弹性反射的情况,改进了壁面碳化硅和石墨材料的二次电子发射模型,数值研究了二次电子能量分布随入射电子温度的变化规律。结果表明：改进后的二次电子模型与实验数据吻合得较好,且出射电子流具体分布与实际物理规律一致。在改进的二次电子发射模型基础上,根据放电通道具有轴对称的几何特点,建立二维物理模型,确定边界条件,采用粒子模拟方法研究了四种壁面材料(氮化硼BN、碳化硅SiC、石墨C和三氧化二铝Al203)的鞘层特性。结果表明：在相同电子温度下,C、BN、SiC和Al203壁面材料的二次电子发射系数依次增大；在鞘层0到5德拜范围内,BN、SiC、C和Al203鞘层电子数密度大小相同,均维持在同一个稳定值,而在鞘层0到5德拜范围内,电子数密度和鞘层电势均朝壁面方向下降,且在壁面附近达到各自的最小值。针对霍尔推力器常用的BN壁面材料,数值研究了鞘层内电子与壁面的碰撞频率以及近壁传导电流的分布规律。结果表明：电子与壁面的碰撞频率与鞘层内电子数密度成正比；随着电子温度升高,电子与壁面的碰撞频率增大。近壁传导电流的峰值随着电子数密度和温度的升高而增大,而峰值位置在通道内向壁面移动。
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V439.4

【参考文献】

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1 段萍;李，

本文编号：1252856