發(fā)布時間：2024-02-20 01:27

　　離子推進(jìn)器具有高比沖、高效率、長壽命以及推進(jìn)劑消耗少等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于深空探測主推進(jìn)、地球同步軌道衛(wèi)星位置保持和軌道轉(zhuǎn)移等航天任務(wù)中。離子推進(jìn)器的離子光學(xué)系統(tǒng)是離子推進(jìn)器的重要部件,離子束流在離子光學(xué)系統(tǒng)中的引出過程至關(guān)重要,它將影響到推進(jìn)器的推力性能和工作效率,甚至?xí)䦟艠O系統(tǒng)造成腐蝕,致使柵極結(jié)構(gòu)失效。然而截止目前為止,由于柵極結(jié)構(gòu)精細(xì)、離子引出過程復(fù)雜,人們對其中的很多物理機制還不甚了解,因此深入細(xì)致地研究柵極內(nèi)離子引出過程,對于柵極物理機制的探索和推進(jìn)器壽命性能的優(yōu)化均具有十分重要的意義。本論文旨在針對上述研究背景及研究需求,對包含碰撞效應(yīng)的離子引出過程進(jìn)行三維FEM-PIC模擬研究,主要工作與創(chuàng)新包括:1.介紹了離子推進(jìn)器的研究背景、研究重要性以及發(fā)展動態(tài);概述了離子推進(jìn)器的工作原理以及離子光學(xué)系統(tǒng)的重要作用,指出對離子引出研究的意義;闡述了離子光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值模擬方法的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài),為論文的選題奠定了基礎(chǔ);2.概述了現(xiàn)階段研究離子引出最常用的數(shù)值模擬方法:FD-PIC方法和IFE-PIC方法。通過比較與總結(jié)這兩種方法,發(fā)現(xiàn)此兩種方法存在的不足,并確定本文采用的數(shù)值模擬方法為...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 離子推進(jìn)器的研究背景與意義
    1.2 離子推進(jìn)器發(fā)展簡介
    1.3 離子推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)與工作原理
    1.4 離子光學(xué)系統(tǒng)國內(nèi)外研究動態(tài)
    1.5 主要工作與創(chuàng)新
    1.6 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 離子引出數(shù)值模擬綜述
    2.1 離子引出數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論
    2.2 PIC方法
        2.2.1 FD-PIC方法
        2.2.2 IFE-PIC方法
    2.3 本章小結(jié)
第三章 離子引出FEM-PIC算法
    3.1 網(wǎng)格節(jié)點電位求解
    3.2 粒子所在位置處電場求解
    3.3 粒子運動求解
        3.3.1 運動方程求解
        3.3.2 CEX碰撞引入
            3.3.2.1 碰撞截面
            3.3.2.2 碰撞幾率
            3.3.2.3 碰撞后新生離子的狀態(tài)
            3.3.2.4 碰撞流程
    3.4 電荷分配
    3.5 FEM-PIC算法流程
    3.6 FEM-PIC算法優(yōu)點
    3.7 本章小結(jié)
第四章 二維離子引出數(shù)值模擬分析
    4.1 單孔離子引出特性
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 網(wǎng)格劃分
        4.1.3 模擬結(jié)果與分析
    4.2 多孔離子引出特性
        4.2.1 物理模型
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
        4.2.3 模擬結(jié)果與分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 三維離子引出數(shù)值模擬分析
    5.1 單孔離子引出特性
        5.1.1 物理模型
        5.1.2 網(wǎng)格劃分
        5.1.3 模擬結(jié)果與分析
    5.2 多孔離子引出特性
        5.2.1 物理模型
        5.2.2 網(wǎng)格劃分
        5.2.3 模擬結(jié)果與分析
    5.3 發(fā)射電流影響機制
    5.4 屏柵極電壓影響機制
    5.5 加速柵極電壓影響機制
    5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻碩期間取得的研究成果



本文編號：3903630