| 阳极层霍尔推进器羽流的数值模拟研究 |
| 英文题名 | Numerical Studies of Plume from the Anode Layer Hall Thruster
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| 戢伟
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| 导师 | 孙泉华
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| 2016
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| 学位授予单位 | 中国科学院大学
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 硕士
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| 学位专业 | 流体力学
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| 摘要 | 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。 |
| 索取号 | 31317
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59459
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| 专题 | 高温气体动力学国家重点实验室
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推荐引用方式
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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