磁聚焦影響霍爾推力器壁面腐蝕的研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào)：V439.2國(guó)際圖書(shū)分類號(hào)：621.455工學(xué)碩士學(xué)位論文磁聚焦影響霍爾推力器壁面腐蝕的研究碩士研究生：蔡寧泊導(dǎo)師：于達(dá)仁教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2010年7月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要霍爾推力器是一類先進(jìn)的電推進(jìn)裝置，以其高效率、高比沖和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星的位置保持和姿態(tài)控制，并成為世界各航天大國(guó)電推進(jìn)裝置研究

2、中的熱點(diǎn)。近年來(lái)隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)霍爾推力器的壽命提出了更高的要求，而限制推力器壽命的諸多因素中，高能離子對(duì)通道壁面的濺射侵蝕最為嚴(yán)重，被認(rèn)為是影響推力器壽命的最主要因素，需要引起研究者的廣泛關(guān)注。調(diào)節(jié)磁場(chǎng)可以對(duì)入射壁面的離子特性進(jìn)行有效控制。聚焦良好的磁場(chǎng)位形能夠有效控制通道內(nèi)離子束流特性，減小羽流發(fā)散角，提高推力器工作性能，同時(shí)對(duì)壁面腐蝕產(chǎn)生明顯的影響。本文圍繞磁聚焦對(duì)霍爾推力器壁面腐蝕特性的影響展開(kāi)研究工作，通過(guò)數(shù)值模擬和

3、實(shí)驗(yàn)方法論證了磁聚焦程度在提高推力器壽命方面的重要作用，主要包括以下內(nèi)容：本文第二章首先對(duì)壁面腐蝕的原理進(jìn)行了分析，從腐蝕模型中提取出決定腐蝕速率的離子參數(shù)，然后分別對(duì)這幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析。其次文章總結(jié)了霍爾推力器中磁聚焦的基本原理，得出調(diào)節(jié)磁場(chǎng)可以改變通道中電勢(shì)分布的結(jié)論。接下來(lái)利用PIC數(shù)值模擬方法統(tǒng)計(jì)了不同磁場(chǎng)條件下入射壁面的離子流參數(shù)變化，從模擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，改變磁聚焦程度后主要對(duì)入射壁面的離子束流密度影響很大，而改變磁場(chǎng)強(qiáng)度后對(duì)壁

4、面濺射的影響不大。文章通過(guò)分析通道中的離子密度中心區(qū)域分布和電勢(shì)分布解釋了磁聚焦程度影響壁面腐蝕強(qiáng)度的原因。最后，采用Huygens壁面演化程序?qū)Σ煌艌?chǎng)條件下的壁面形貌演化過(guò)程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)改變磁場(chǎng)對(duì)內(nèi)外壁面腐蝕產(chǎn)生不同影響，而聚焦良好的磁場(chǎng)位形可使內(nèi)外壁面腐蝕強(qiáng)度都處在較低的水平。第三章通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)測(cè)量磁聚焦程度對(duì)外壁面離子入射參數(shù)的影響。首先實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)磁聚焦程度改變時(shí)，羽流發(fā)散角、放電電流及工質(zhì)利用率的變化規(guī)律。其次，通過(guò)給外壁