磁场对高速目标等离子体电子密度分布的调控
发布时间：2021-01-13 10:33
等离子鞘套中自由电子会吸收、反射和散射电磁波,引发一系列电磁效应,产生通信黑障,从而制约临近空间高速飞行器的发展。为了解决等离子鞘套引发的电磁科学问题,需要产生与其类似的空间分布非均匀等离子体。为了模拟飞行条件下等离子体密度空间的非均匀性分布,实现密度变化在10cm范围内可达23个量级的实验要求,本文提出利用电磁调控手段解决非均匀分布调控问题,这对改变等离子体空间分布非均匀度以及磁场对等离子体的作用研究具有重要意义。本文通过施加磁场,影响等离子体中带电粒子的运动方向及等离子体的扩散方式,进而改变等离子体射流特定区域的电子密度分布。以等离子体的磁流体理论为基础,建立了耦合磁场、层流、温度场和浓度场的等离子体流动模型,并考虑带电粒子之间的复合反应,研究得出了等离子体中带电粒子在磁场中的运动规律,得到不同磁场位形对高速目标等离子体电子密度分布的影响。本文的研究工作和贡献如下:1、建立了恒定磁场与等离子体相互作用的数学模型。结合等离子体的磁流体理论,对等离子体方程组和扩散系数进行了修正,确立了完备的磁流体动力学方程组。利用方程实现了对多物理场的耦合,并通过一定的合理假设,...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
7网格剖分结果图
对比流域内的颜色分布，图(a)中轴线处密度比图(b)小。在 r 取 0~空室内，图(a)电子密度变化梯度要远小于图(b)，这是因为磁场会使得性，通过扩散系数影响分布，所以磁场会使带电粒子向流动中心处汇聚的图(a)相比，图(b)由于磁场作用，等离子体分布更向轴线处靠拢，空间恒定磁场后，磁力线对等离子体运动会有影响，磁场力会改变速度方向子会沿着磁力线螺旋前进。下面改变磁场大小及分布，研究不同磁场位电子密度的调控情况。线圈分布不同时磁场对电子密度的调控场可以通过设置电流大小以及线圈位置和个数来改变。首先，给定线圈改变线圈位置、个数，研究磁场变化对等离子体电子密度分布的改变。圈电流 200A，匝数 100 时，改变线圈位置及个数，磁场大小及磁力线
3,4 (d) 线圈 2（续）不同线圈位置时磁场大小分布图图 4.7(a)中有两个线圈，中心位置分别为：z=30mm,45mm。图(b)为四个线圈，中心位置分别为：z=15mm,30mm,45mm,60mm。图(c)设置三个线圈，位置分别是 z=15mm,45mm,60mm。图(d)线圈中心位置为：z=30mm，只设一个线圈。四幅图的磁力线及磁场大小均有变化。在不同磁场作用下，稳态后，电子密度分布对比如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]双阳极电弧等离子体炬的磁流体动力学分析[J]. 陈伦江,唐德礼,程昌明,童洪辉. 高电压技术. 2013(07)
[2]等离子体射流在磁场作用下的特性模拟[J]. 王心亮,叶丹,顾璠. 中国电机工程学报. 2008(05)
[3]非结构网格的高超声速粘性MHD流场数值模拟[J]. 潘勇,王江峰,伍贻兆. 南京航空航天大学学报. 2007(05)
[4]NND格式在多维理想磁流体方程组中的应用[J]. 赫新,陈坚强,邓小刚. 空气动力学学报. 2005(03)
[5]真空电弧磁流体动力学模型与仿真研究[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲. 中国电机工程学报. 2005(04)
[6]The Migration Equation of the Moisture in Soil with Nonlinear Initial Boundary Value Problem[J]. 杨茂,陈建军. 数学季刊. 1999(03)
[7]非均匀载流柱形等离子体中的磁流体力学波[J]. 杨维纮,胡希伟. 物理学报. 1996(04)
[8]横向磁场对电离非平衡高速气流的作用[J]. Besearch Laboratory of High Temperature Qasdynamics and Plasma Tevhnology (Institute of Mechancs, Academia Sinica). 力学学报. 1982(03)
博士论文
[1]磁化等离子体双等离子体衰变过程的数值模拟和理论研究[D]. 孙新锋.华中科技大学 2016
[2]等离子体鞘套数值仿真及其与电磁波相互作用[D]. 田媛.西安电子科技大学 2016
[3]等离子鞘套下电磁波极化特性及天线辐射特性研究[D]. 白博文.西安电子科技大学 2015
[4]等离子鞘套地面模拟技术及电波传播实验研究[D]. 谢楷.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]超高速碰撞产生等离子体的电磁特性研究[D]. 王洪亮.沈阳理工大学 2017
[2]大功率电波在等离子体中的非线性效应研究[D]. 王绒.西安电子科技大学 2014
[3]等离子鞘套下GPS捕获跟踪技术的研究[D]. 李皎.西安电子科技大学 2013
本文编号：2974719
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
7网格剖分结果图
对比流域内的颜色分布，图(a)中轴线处密度比图(b)小。在 r 取 0~空室内，图(a)电子密度变化梯度要远小于图(b)，这是因为磁场会使得性，通过扩散系数影响分布，所以磁场会使带电粒子向流动中心处汇聚的图(a)相比，图(b)由于磁场作用，等离子体分布更向轴线处靠拢，空间恒定磁场后，磁力线对等离子体运动会有影响，磁场力会改变速度方向子会沿着磁力线螺旋前进。下面改变磁场大小及分布，研究不同磁场位电子密度的调控情况。线圈分布不同时磁场对电子密度的调控场可以通过设置电流大小以及线圈位置和个数来改变。首先，给定线圈改变线圈位置、个数，研究磁场变化对等离子体电子密度分布的改变。圈电流 200A，匝数 100 时，改变线圈位置及个数，磁场大小及磁力线
3,4 (d) 线圈 2（续）不同线圈位置时磁场大小分布图图 4.7(a)中有两个线圈，中心位置分别为：z=30mm,45mm。图(b)为四个线圈，中心位置分别为：z=15mm,30mm,45mm,60mm。图(c)设置三个线圈，位置分别是 z=15mm,45mm,60mm。图(d)线圈中心位置为：z=30mm，只设一个线圈。四幅图的磁力线及磁场大小均有变化。在不同磁场作用下，稳态后，电子密度分布对比如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]双阳极电弧等离子体炬的磁流体动力学分析[J]. 陈伦江,唐德礼,程昌明,童洪辉. 高电压技术. 2013(07)
[2]等离子体射流在磁场作用下的特性模拟[J]. 王心亮,叶丹,顾璠. 中国电机工程学报. 2008(05)
[3]非结构网格的高超声速粘性MHD流场数值模拟[J]. 潘勇,王江峰,伍贻兆. 南京航空航天大学学报. 2007(05)
[4]NND格式在多维理想磁流体方程组中的应用[J]. 赫新,陈坚强,邓小刚. 空气动力学学报. 2005(03)
[5]真空电弧磁流体动力学模型与仿真研究[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲. 中国电机工程学报. 2005(04)
[6]The Migration Equation of the Moisture in Soil with Nonlinear Initial Boundary Value Problem[J]. 杨茂,陈建军. 数学季刊. 1999(03)
[7]非均匀载流柱形等离子体中的磁流体力学波[J]. 杨维纮,胡希伟. 物理学报. 1996(04)
[8]横向磁场对电离非平衡高速气流的作用[J]. Besearch Laboratory of High Temperature Qasdynamics and Plasma Tevhnology (Institute of Mechancs, Academia Sinica). 力学学报. 1982(03)
博士论文
[1]磁化等离子体双等离子体衰变过程的数值模拟和理论研究[D]. 孙新锋.华中科技大学 2016
[2]等离子体鞘套数值仿真及其与电磁波相互作用[D]. 田媛.西安电子科技大学 2016
[3]等离子鞘套下电磁波极化特性及天线辐射特性研究[D]. 白博文.西安电子科技大学 2015
[4]等离子鞘套地面模拟技术及电波传播实验研究[D]. 谢楷.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]超高速碰撞产生等离子体的电磁特性研究[D]. 王洪亮.沈阳理工大学 2017
[2]大功率电波在等离子体中的非线性效应研究[D]. 王绒.西安电子科技大学 2014
[3]等离子鞘套下GPS捕获跟踪技术的研究[D]. 李皎.西安电子科技大学 2013
本文编号：2974719
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