本文關(guān)鍵詞：霍爾推力器壁面材料二次電子發(fā)射模型及鞘層特性研究

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【摘要】：霍爾推力器是一種將電能轉(zhuǎn)化為動能的先進電推進裝置,因其具有高效率、高比沖等優(yōu)點而廣泛適用于航天器的軌道提升、位置保持等空間推進任務(wù)。推力器通道內(nèi)的等離子體和絕緣壁面材料碰撞時會在壁面附近形成鞘層。鞘層的厚度在德拜長度量級,因其尺度較小,不易用實驗測量。而鞘層對推力器的放電效率、推力等性能具有重要影響。因此,深入研究不同壁面材料的鞘層特性對提高霍爾推力器各項性能指標(biāo)具有重要意義。本文針對霍爾推力器放電通道中電子打到壁面發(fā)生彈性反射的情況,改進了壁面碳化硅和石墨材料的二次電子發(fā)射模型,數(shù)值研究了二次電子能量分布隨入射電子溫度的變化規(guī)律。結(jié)果表明：改進后的二次電子模型與實驗數(shù)據(jù)吻合得較好,且出射電子流具體分布與實際物理規(guī)律一致。在改進的二次電子發(fā)射模型基礎(chǔ)上,根據(jù)放電通道具有軸對稱的幾何特點,建立二維物理模型,確定邊界條件,采用粒子模擬方法研究了四種壁面材料(氮化硼B(yǎng)N、碳化硅SiC、石墨C和三氧化二鋁Al203)的鞘層特性。結(jié)果表明：在相同電子溫度下,C、BN、SiC和Al203壁面材料的二次電子發(fā)射系數(shù)依次增大；在鞘層0到5德拜范圍內(nèi),BN、SiC、C和Al203鞘層電子數(shù)密度大小相同,均維持在同一個穩(wěn)定值,而在鞘層0到5德拜范圍內(nèi),電子數(shù)密度和鞘層電勢均朝壁面方向下降,且在壁面附近達(dá)到各自的最小值。針對霍爾推力器常用的BN壁面材料,數(shù)值研究了鞘層內(nèi)電子與壁面的碰撞頻率以及近壁傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律。結(jié)果表明：電子與壁面的碰撞頻率與鞘層內(nèi)電子數(shù)密度成正比；隨著電子溫度升高,電子與壁面的碰撞頻率增大。近壁傳導(dǎo)電流的峰值隨著電子數(shù)密度和溫度的升高而增大,而峰值位置在通道內(nèi)向壁面移動。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V439.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 段萍;李，

本文編號：1252856