Физико-математическая модель плазмы газоразрядной камеры ионного двигателя

• Автор: Канев, Степан Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОБОЗНА ЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРА ТУРЫ
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2Л. Типовые конструктивные схемы ГРК ионных двигателей
2.2. Основные физические процессы в ГРК
2.3. Сравнительный анализ применимости к электростатическим электроракетным двигателям моделей проводимости плазмы в магнитном поле: классической и модели Бома
2.4.Физическая модель плазмы в газоразрядной камере ионного двигателя
2.5. Математическое описание модели плазмы в газоразрядной камере ионного двигателя
2.5.1. Вывод дополнительного приближенного уравнения движения нейтральных частиц
2.5.2. Вывод формулы Бома для скорости ионов на границе плазма-слой при наличии двух групп электронов
2.5.3. Вывод соотношений, связывающих нормальную к поверхности скорость электронов, их температуру и величину приэлектродного скачка потенциала
2.5.4. Вывод граничного условия для потоков тяжелых частиц сквозь полупрозрачную стенку
2.6. Оценка точности физико-математической модели
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА
5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
- индукция магнитного поля;
- напряженность электрического поля;
- заряд электрона;
- ток разряда;
- постоянная Больцмана;
- среднее количество "быстрых" электронов, затрачиваемое на один акт ионизации;
- характерный линейный размер;
- масса атома, иона;
- масса электрона;
- концентрация нейтральных атомов;
- концентрация ионов;
- концентрация "медленных" электронов;
- концентрация "быстрых" электронов;
- радиус Лармора "медленных" электронов;
- температура "медленных" электронов;
- температура "быстрых" электронов;
- скорость нейтральных атомов;
- скорость ионов;
- скорость "медленных" электронов;

тонких пристеночных слоев) можно считать плазму квазинейтральной. Электрическое поле в плазме формируется таким образом, чтобы обеспечить приблизительное равенство концентраций ионов и электронов в объеме ГРК;
- импульсом, который передается потоком электронов тяжелым частицам, можно пренебречь.
Вблизи стенок камёры существует слой, в котором нарушается условие квазинейтральности плазмы. Согласно расчетам, приведенным в работе /36/, толщина слоя может достигать порядка десяти радиусов Дебая, что на несколько порядков меньше характерного размера камеры. Пристеночный слой характеризуется падением потенциала плазмы, которое ускоряет ионы в направлении стенки и является потенциальным барьером для электронов.
В результате неупругих столкновений с электронами происходит возбуждение и ионизация нейтральных атомов. При этом часть энергии теряется с излучением и выпадением возбужденных атомов на стенки. Поэтому средние энергозатраты на ионизацию могут многократно превышать энергию ионизации атома. Это явление может быть учтено введением "эффективной" энергии ионизации, зависящей от средней энергии электронов /32, 35/. Как показано в работах /10, 28/, концентрация двухзарядных ионов не превышает нескольких процентов.
Для обеспечения необходимого ресурса в существующих ионных двигателях используются напряжения разряда, при которых коэффициенты