螺旋波等离子体推力器数值模拟与实验研究

发布时间：2021-03-08 06:24

　　随着航天事业的发展、科学技术的进步,各国对太空的探索范围也逐渐从近地空间逐渐向宇宙深处扩展。进行深空探测,大功率、高比冲的推力器需求越来越大,也需要推力器具有能够长时间稳定可靠地工作,电推力器因此备受青睐、应运而生,在近几十年得到广大学者的研究。目前大多数电推力器系统中电极烧蚀、中和器寿命等问题限制了电推力器的发展,针对电极烧蚀问题学者提出了无电极推力器——螺旋波推力器,学者提出了使用电负性气体作为推力器工质来消除中和器,新型推力器的发明与新型工质的应用将使电推力器发展走上新的台阶。螺旋波推力器自提出以来受到许多学者的研究,其工作原理与特性仍然存在许多未知,电负性气体作为推进工质也有待考察,作为新型推力器与工质,对它们的工作原理、特性的研究非常必要。本文结合国内外已有研究成果与相关电推进理论进行总结归纳,基于COMSOL多体物理有限元仿真软件对螺旋波推力器放电腔中等离子体放电过程进行了模拟仿真。该仿真方法是基于流体方法从宏观角度对等离子体在放电腔中的输运过程进行描述。本文采用了新的电磁场耦合方法,将放电腔中电磁场有效耦合,很好地反应了放电腔中等离子体放电的实际情况。本文对影响螺旋波等离... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 电推进技术概述
        1.2.1 电推进系统基本工作原理
        1.2.2 电推进系统的分类
        1.2.3 电推进系统基本结构及典型电推进系统介绍
    1.3 螺旋波等离子体推力器发展优势
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 国外研究现状
        1.4.2 国内研究现状
    1.5 本文研究内容
2 螺旋波等离子体推力器基础理论
    2.1 高密度等离子体的获得
        2.1.1 螺旋波等离子体源
        2.1.2 天线构型的选择
    2.2 螺旋波等离子体推力器推力获得
        2.2.1 中性气体喷射形成推力
        2.2.2 等离子体加速机理
        2.2.3 等离子体推力计算
    2.3 本章小结
3 螺旋波等离子体推力器的数值模拟
    3.1 等离子体常用数值模拟方法概述
    3.2 螺旋波等离子体放电模型及相关计算域
        3.2.1 螺旋波等离子体放电模型描述
        3.2.2 螺旋波等离子体放电计算域
    3.3 数值计算结果分析
        3.3.1 螺旋波放电过程中等离子体参数的变化
        3.3.2 输入参数对放电特性的影响
    3.4 数值计算结果分析
    3.5 本章小结
4 螺旋波等离子体推力器实验研究
    4.1 实验装置
        4.1.1 总体实验平台
        4.1.2 放电天线构型及尺寸设计
        4.1.3 射频源与匹配器的选择
        4.1.4 工质气体流量控制系统选择
        4.1.5 放电室设计
        4.1.6 磁场设计
        4.1.7 高压探头与示波器
    4.2 实验研究与结果分析
        4.2.1 实验工况
        4.2.2 实验现象观测
        4.2.3 螺旋波等离子推力器放电特性影响因素研究
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本文内容总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3070573