為闡明熱離子能量轉(zhuǎn)換器擴(kuò)散工況下的飽和電流存在條件及其機(jī)理,通過修正電弧工況低溫等離子體輸運(yùn)方程的電離項(xiàng),建立了適用于擴(kuò)散工況的輸運(yùn)方程,并依據(jù)發(fā)射離子裕度選擇鞘層邊界條件�；谂ｎD迭代法實(shí)現(xiàn)了模型的數(shù)值求解,結(jié)果表明,采用輸運(yùn)理論獲得的伏安特性與實(shí)驗(yàn)值符合較好,飽和電流的存在性可根據(jù)熱發(fā)射的中和狀態(tài)來判定,分析發(fā)射極鞘層電子勢能分布可闡述其機(jī)理;接收極鞘層的電子勢能分布隨輸出電流的增大發(fā)生躍變方向的改變,并不影響飽和電流的存在性。

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圖2熱離子能量轉(zhuǎn)換器擴(kuò)散工況的電子勢能分布

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

圖3熱離子轉(zhuǎn)換器擴(kuò)散工況

3)以計(jì)算得到的參量為邊界值,采用龍格-庫塔方法對(duì)輸運(yùn)微分方程進(jìn)行積分,得到準(zhǔn)中性等離子體區(qū)電子溫度Te、等離子體濃度n、je、ji、負(fù)電勢V、Se的分布,特別地,記發(fā)射極邊界上的電子電流密度積分為je_inte(TeC,VCj)、離子電流密度積分為ji_inte(TeC,VC....

圖4不同發(fā)射極溫度的等離子體德拜長度和電離長度

表1程序計(jì)算中輸入的工作參數(shù)Table1InputworkingparametersforprocedureTE/KφE/eVTC/KφC/eVd/mmTCs/Kjtot/(A·m-2)βpCsd/(Pa·m)14222.188231.7....

圖5本文計(jì)算的伏安特性曲線與文獻(xiàn)值的對(duì)比

由于不產(chǎn)生體電離,總電流中的絕大部分來自于電子電流的貢獻(xiàn)。因此,對(duì)電子的發(fā)射與輸運(yùn)起決定性作用的是電子勢能分布,故從電子勢能分布的角度對(duì)擴(kuò)散工況電流的飽和特性進(jìn)行分析,其中發(fā)射極表面作為電子勢能的零點(diǎn)。為便于敘述,從不同的發(fā)射極溫度對(duì)結(jié)果分別進(jìn)行討論,其對(duì)應(yīng)著不同的β(表1)。當(dāng)....

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