IMECH-IR  > 高温气体动力学国家重点实验室
阳极层霍尔推进器羽流的数值模拟研究
Alternative TitleNumerical Studies of Plume from the Anode Layer Hall Thruster
戢伟
Thesis Advisor孙泉华
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline流体力学
Abstract电推进是一种采用电能加速工质产生动力的新型推进装置。它具有比冲高、寿命长、体积小和污染轻等优点,逐渐受到航天领域的关注,是航天大国用于空间探索的主要推进器之一。但是电推进所涉及的等离子体物理比较复杂,难以采用理论分析流动细节。早期研究以实验为主,近来随着实验数据的丰富和计算机模拟技术的发展,数值模拟逐渐成为深入了解电推进技术的一种手段。 在众多电推进器中,霍尔推进器是比冲和效率都很高的一类,其原理是许多新型电推进器的基础,因而值得深入研究。本文选取阳极层霍尔推进器D55为研究对象,采用耦合直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法和Particle-in-Cell(PIC)方法的混合方法,数值模拟和分析等离子体羽流的特点及羽流罩的防护能力,主要内容和结果如下: 1、 通过与文献数值模拟结果和实验数据(包括等离子体电势、离子电流密度、电子数密度等)的比较分析,验证了本文采用的混合方法及三维数值模拟的合理性。本文采用的混合方法,中性原子和离子的运动和碰撞采用DSMC方法计算,电子特性由详细电子流体模拟求解,电场影响采用PIC方法处理。 2、 通过数值模拟,分析了D55霍尔推进器羽流的三维流动特征,说明了羽流中电场与流场的耦合特点,分析了中性原子、离子的数密度分布和速度的定量差异及其原因,解释了后驻点处密度和离子通量增加的机理。 3、 从防治电推进羽流污染的工程问题出发,数值模拟了羽流罩对等离子体羽流的影响,解释了羽流罩对流场内离子回流污染的抑制作用,分析了羽流罩宽度和自身电势对羽流罩抗污能力的影响,说明了羽流罩及其放置位置优化设计的必要性。
Call Number31317
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59459
Collection高温气体动力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
戢伟. 阳极层霍尔推进器羽流的数值模拟研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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