離子推進(jìn)器具有高比沖、低推力、壽命長等優(yōu)點(diǎn),目前被廣泛運(yùn)用于深空探測、衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整等領(lǐng)域�？招年帢O作為離子推進(jìn)器的核心組件之一,其性能影響著整個(gè)離子推進(jìn)器的性能。隨著電推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,空心陰極逐漸成為研究熱點(diǎn)之一。常見的空心陰極研究方法可以分為理論研究、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值研究。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,數(shù)值研究方法逐漸成為空心陰極研究領(lǐng)域十分重要的一種方法。PIC/MCC方法能夠?qū)招年帢O中的物理問題進(jìn)行細(xì)致和準(zhǔn)確的刻畫,能夠同時(shí)從微觀和宏觀兩個(gè)角度很好地描述空心陰極等離子體行為特性,因此PIC/MCC方法在空心陰極研究領(lǐng)域有其獨(dú)特的優(yōu)勢。截至目前為止,采用PIC/MCC方法對工作在穩(wěn)態(tài)下的空心陰極展開的研究較多,但是對空心陰極的電離等時(shí)域特性研究較少。本文基于空心陰極電離過程物理機(jī)制研究需求,發(fā)展及應(yīng)用了二維PIC/MCC算法,編寫了離子推進(jìn)器空心陰極二維求解器,對空心陰極電離過程進(jìn)行了數(shù)值模擬和物理分析。本論文的研究工作包括:1.概述了電推進(jìn)的發(fā)展歷史以及離子推進(jìn)器的工作原理,闡述了空心陰極的應(yīng)用背景和研究價(jià)值。解釋了空心陰極的工作原理,介紹了常見的空心陰極研究方法以及國內(nèi)外在空心陰極... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－４?ＩＲ０ｒＣａ２Ｄ數(shù)值模擬計(jì)算模型＿??

ｒｙ￣?￣—ｉ＾１?ｉ??＿?７ｌ．＼?Ｕｐｓｔｒｅａｍ?ｏｆ?＊?Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ?ｏｆ?．??＇?＇?ｏｒｉｆｉｃｅ?ｅｎｔｒａｎｃｅ????ｏｎｆｉ＆ｅ?ｅｎｔｒａｎ＆ｅ?）??Ｉｎｌｅｔ?Ｂｏｕｎｄａｒｙ?４?Ｊ＂?／＼??［?／?Ｐｌａｎａｒ??／＿?＊?Ａｎｏｄｅ?丨??ＣＯＭＰＵＴＡＴＩＯＮＡＬ?ＲＥＧＩＯＮ?ＯＦ?＼?Ｌｉ?Ｉ??０ｒＣａ２Ｄ?Ｉ?１??Ｌ?＾?」??Ｏｕｔｇｏｉｎｇ?Ｆｌｏｗ??Ｂｏｕｎｄａｒｙ??圖１－５?０ｒＣａ２Ｄ數(shù)值模擬計(jì)算楱型［４７］??２００６年，該模型改進(jìn)了計(jì)算網(wǎng)格，觸持極邊界條件，中性氣體模型，將傳統(tǒng)??的意線劃分網(wǎng)格修改為Ｅ線和曲線的混合網(wǎng)格，使＃模型的計(jì)算精度和效率都得??到了顯著地提升＿。??２００８年，ＪＰＬ實(shí)驗(yàn)室的Ｍｉｋｅｌｈｄｅｓ等人通過數(shù)俏建模方法對空心陰極的濺射腐??蝕問題進(jìn)行了研究。該模型同樣使用了流體方法，通過模擬轟擊塗面的離子流和??電流密度來計(jì)算孔腔區(qū)塗面的濺射，預(yù)測壁面的濺射腐蝕深度。計(jì)算結(jié)果表明：??用作中和的空心陰極腐蝕主要發(fā)生在孔腔區(qū)，而用作放電的空心陰極腐蝕主要發(fā)??生在觸持極表面。??２００９年，該實(shí)驗(yàn)室在原本的模崔上，在中性氣體擴(kuò)散方程中引入了氣體粘性??流動項(xiàng)，研究了氣體粘性對空心陰極流體模型數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響＿。??２０１０至２０１３年，Ｍｉｋｅｌｌｉｄｅｓ等人改進(jìn)了初始條件和中性氣體流動連續(xù)性６改??進(jìn)后的程序運(yùn)行不再需要預(yù)處理相關(guān)的參數(shù)，提高了效率，同時(shí)解決了之前的中??十生氣體流動的不連續(xù)和不穩(wěn)定問題［５２］。??２０１４年，Ｍｉｋｅｌｌｉｄｅｓ等人使用改進(jìn)后的ＯｒＣａ

應(yīng)以及離子碰撞對??空心陰極的加熱效應(yīng)。，除了能模擬空心陰極電勢分布，等離子體密度分布等二維??特性外，該模型還能計(jì)算發(fā)射體濺射腐蝕速率＃預(yù)測發(fā)射體的壽命。??陰極管?鞘層?發(fā)射體??＿?ｉ?＿?１?＿?！?＿??加入電子?２Ｓｍｍ?ｊ明??Ｘｅ推進(jìn)劑丨?Ｉ極??廣丨?發(fā)射體區(qū)?？?＋?電離碰撞，電荷交換碰?６ｍ叫頂??Ｒ方向ｊ?－?＋?一?撞、激發(fā)碰撞、三體復(fù)合?｜板??丨入口邊界?５４撞等?Ｌ??１１?ＰＪ?１．５ｍｍ??＾?？?Ｚ方向??圖１－６北京航空航天大學(xué)曹帥等人使用的ＰＩＣ／ＭＣＣ模型［５８］??２０１６年，北京航空航天大學(xué)的曹帥等人根據(jù)ＪＰＬ實(shí)驗(yàn)室對空心陰極流體實(shí)驗(yàn)??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]1542天! 小行星探測器隼鳥2號終入“龍宮”[J]. 李琦.  今日科苑. 2019(03)
[3]原子氧環(huán)境對空心陰極影響的地面模擬試驗(yàn)研究[J]. 馮杰,劉明正,王彥龍,陳新偉,王蒙,楊俊泰,田立成.  航天器環(huán)境工程. 2018(03)
[4]離子推力器空心陰極分區(qū)均布模型研究[J]. 谷增杰,郭寧,賈艷輝,謝侃,楊威,馮杰,孫運(yùn)奎.  推進(jìn)技術(shù). 2017(08)
[5]實(shí)踐十三號衛(wèi)星成功發(fā)射 開啟中國通信衛(wèi)星高通量時(shí)代[J]. 王旭.  中國航天. 2017(05)
[6]大功率等離子體電推進(jìn)研究進(jìn)展[J]. 杭觀榮,梁偉,張巖,康小錄.  載人航天. 2016(02)
[7]空間電推進(jìn)應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 田立成,王小永,張?zhí)炱?  火箭推進(jìn). 2015(03)
[8]蘭州空間技術(shù)物理研究所電推進(jìn)新進(jìn)展[J]. 張?zhí)炱?  火箭推進(jìn). 2015(02)
[9]日本隼鳥號小行星探測器起死回生[J]. 羽子.  國際太空. 2011(01)
[10]N2空心陰極放電向微空心陰極放電轉(zhuǎn)變的PIC/MC模擬[J]. 張連珠,孟秀蘭,田中濤,高書霞,趙書霞.  核聚變與等離子體物理. 2010(02)

博士論文
[1]脈沖等離子體推力器設(shè)計(jì)與性能的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李自然.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]無熱子空心陰極研究[D]. 魏輝.電子科技大學(xué) 2013
[2]自持空心陰極雙鞘層數(shù)值模擬及熱分析[D]. 王穎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]電推力器空心陰極雙鞘層數(shù)值模擬[D]. 馮亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3328083