电荷扩散对微离子推力器放电损失的影响机制研究
文献类型：会议论文
| 作者 | 黄子霖; 耿金越; 胡远; 杨超 ; 孙泉华
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| 出版日期 | 2024-08-09 |
| 会议日期 | 2024-08-09 |
| 会议地点 | 中国黑龙江哈尔滨 |
| 关键词 | PIC-MCC-DSMC快速收敛算法 直流离子推力器 工质替代 电荷扩散输运 壁面电荷损失 |
| 页码 | 54 |
| 英文摘要 | 充分理解并掌握等离子体放电过程对离子推力器的优化与性能提升至关重要。离子推力器中的等离子体放电是带电粒子与中性粒子的强耦合、强非平衡相互作用过程,需要采用基于完全动理学的全粒子方法才能准确描述。由于带电粒子与中性粒子运动的特征时间尺度差异巨大,传统直接耦合的全粒子算法用于推力器放电模拟时收敛困难。本文针对离子推力器放电的高效准确模拟,发展了一种快速收敛的全粒子算法,该算法以协同迭代方式耦合了模拟带电粒子的PIC-MCC方法及模拟中性气体的DSMC方法,将离子推力器放电全粒子模拟的收敛速度提升一个量级以上。该模型应用于经典的直流离子推力器构型,研究了氙气（Xe）及其替代工质氪（Kr）和氩（Ar）的放电性能。结果显示:放电电压是决定工质放电性能的重要参数。调整放电电压,三种工质均存在最优放电效率。最优工况下,尽管有着更低的电离截面σiz,Kr、Ar放电平衡后的电离速率kiz(σiz)却显著大于Xe,但产生的等离子体密度却依次降低。这一现象表明制约替代工质放电性能的关键因素是与工质质量强相关的电荷扩散输运Da及离子壁面损失,而并非此前研究认为的电离能或电离截面。 |
| 资助机构 | 国家自然科学基金（12275019,12202458） |
| 会议录 | 第十三届全国流体力学学术会议摘要集（上）
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| 源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/97831]  |
| 专题 | 力学研究所_高温气体动力学国家重点实验室 宽域飞行工程科学与应用中心 |
| 作者单位 | 1.中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心 2.中国科学院大学工程科学学院 3.中国科学院力学研究所空天飞行高温气动全国重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄子霖,耿金越,胡远,等. 电荷扩散对微离子推力器放电损失的影响机制研究[C]. 见:. 中国黑龙江哈尔滨. 2024-08-09. |
入库方式： OAI收割
来源：力学研究所
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