热离子能量转换器扩散工况的电流饱和特性

发布时间：2024-03-16 13:38

　　为阐明热离子能量转换器扩散工况下的饱和电流存在条件及其机理,通过修正电弧工况低温等离子体输运方程的电离项,建立了适用于扩散工况的输运方程,并依据发射离子裕度选择鞘层边界条件。基于牛顿迭代法实现了模型的数值求解,结果表明,采用输运理论获得的伏安特性与实验值符合较好,饱和电流的存在性可根据热发射的中和状态来判定,分析发射极鞘层电子势能分布可阐述其机理;接收极鞘层的电子势能分布随输出电流的增大发生跃变方向的改变,并不影响饱和电流的存在性。

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【部分图文】：

图2热离子能量转换器扩散工况的电子势能分布

(1-f0)jeC=e4veˉ(ΤeC)n(ΤeC)?exp(-eVCjkΤeC)-e4veˉ(ΤC)n(ΤC)exp(-eVΤCkΤC)?????????(10)jiC=e2v....

图3热离子转换器扩散工况

3)以计算得到的参量为边界值,采用龙格-库塔方法对输运微分方程进行积分,得到准中性等离子体区电子温度Te、等离子体浓度n、je、ji、负电势V、Se的分布,特别地,记发射极边界上的电子电流密度积分为je_inte(TeC,VCj)、离子电流密度积分为ji_inte(TeC,VC....

图4不同发射极温度的等离子体德拜长度和电离长度

表1程序计算中输入的工作参数Table1InputworkingparametersforprocedureTE/KφE/eVTC/KφC/eVd/mmTCs/Kjtot/(A·m-2)βpCsd/(Pa·m)14222.188231.7....

图5本文计算的伏安特性曲线与文献值的对比

由于不产生体电离,总电流中的绝大部分来自于电子电流的贡献。因此,对电子的发射与输运起决定性作用的是电子势能分布,故从电子势能分布的角度对扩散工况电流的饱和特性进行分析,其中发射极表面作为电子势能的零点。为便于叙述,从不同的发射极温度对结果分别进行讨论,其对应着不同的β(表1)。当....

本文编号：3929674