霍尔推力器全通道等离子体放电特性pic模拟研究

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1、分类号：密级单位代码１０１５１ＵＤＣ：乂綱乂掌？、刚日＾全日制学术型硕±研究生学位论文霍尔推力器全通道等离子体放电特性ＰＩＣ模拟研究周新维ｔＶ指导教师段萍教授申请学位类别理学硕±学科（专业）名称物理学学位授予单位大连海事大学２０巧年１月分类号密级ＵＤＣ１单位代码１０５１大连海事大学硕±学位论文霍尔推力器全通道等离子体放电特性ＰＩＣ模拟研究周新维指哥教师段萍职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别理学硕±学科（专业）

2、物理学论文完成Ｒ期２０１４．１２．２０答辩日期２０１５．０１．０４答辩委员会主席又４秦ＴｈｅＰＩＣｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ村ｃｓｏｆｌａｓｍａｐｄｉｓｃｈａｒｅｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｃｈａｎｎｅｌｏｆＨａｌｌｔｈｒｕｓｔｅｒｇＡ化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｐｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＳｃｉｅｎｃｅｂｙ

3、ＺｈｏｕＸｉｎｗｅｉＰｈｓｉｃｓ（ｙ）Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ／ＴｈｅｓｉｓＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＤｕａｎＰｉｎｐｇＪａｎｕａｒｙ２０１５大连海事大学学位论文原创性声明和使用授极说明原创性声明；独立进行研究工作所取得的成果本人郑重声明本论文是在导师的指导下，，＂＂撰写成博／硕±学位论文霍尔推力器全通道等离子体放电恃性ＰＩＣ横拟研究。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。本声明的

4、法律责任由本人承担。学位论文作者签名Ｉ；帮吵学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即；大连海事大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志化）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研究所）等数据库中］，并１＾１电

5、子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密□在年解密后适用本授权书。＂＂不保密位Ｔ（请在上方框内打Ｖ）论文作者签名’：濟斧导师签名：和啤曰期：）化年／月少曰中文摘要摘要一霍尔推力器是种广泛应用于空间推进领域的电磁式等离子体加速装置，其中空共轴的圆柱形放电通道是推力器的核也部件之一，通道内部电磁场作用下的等离子体放电特性对推为器的性能具有重要影响。由于放电电压和工质流量是影响推力器通道内等离子体运动的重要参数，因此，研究不同条件下霍尔推力器放电通道内电子与原子的碰撞电离及离子的加

6、速聚焦过程，对霍尔推力器生成島速均匀的等离子体束流具有重要意义。本文根据霍尔推力器放电通道内电磁场与等离子体互相作用过程建立全通道－二ＰＩＣＰｒｔｉｄｅｉ－Ｃｌｌ）维物理模型，确定模拟区域及边界条件，采用（ａｎｅ模拟方法数值研巧了壁面通道电势、电子温度、离子密度分布随放电电压及工质流量的变化规律；讨论了工质流量对离子电流、推力及推进效率的影响。针对不同放电电压－０，巧巧结果表明；当放电电压较低时化０Ｖ３５０Ｖ），电离区位于轴向．０２ｍ附近且轴向分布距离较长，电势分布不随放电电压的升高发生明显变化，电势降集中－６５０Ｖ于通道出曰处，，加速区轴向范

7、围较小；当放电电压继续升离时（４００）电离区逐渐向阳极方向趋近且轴向距离缩短，电势降逐渐向阳极方向轴向扩张，通道内等势线与壁面产生夹角００Ｖ－４５０Ｖ时通，加速区轴向范围扩大，当放电电压为４＂＂道内电子温度发生突变；放电电压升至７００Ｖ时，电离区被压缩至阳极附近，而加速区轴向距离增加较大。改变工质流量对霍尔推力器放电特性的影响研巧表－明；低工质流量（２４ｍｇ／ｓ）下，随着工质流量的增大，电离区电子数密度増大，加速区位于通道出口处较窄区域且电子温度逐渐增大，电势降主要集