Численное моделирование динамики плазмы в холловском двигателе

• Автор: Иришков, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

1. Современное состояние исследований в области моделирования динамики плазмы в холловских двигателях
1.1 Задачи, решаемые при помощи моделирования м
1.2 Описание принципов работы холловского двигателя
1.3 Методы моделирования динамики плазмы
1.4 Особенности двумерных гибридных моделей
1.5 Особенности полностью кинетических моделей
1.6 Выбор оптимальной модели и способа ее решения
2. Постановка двумерной модели динамики плазмы
2.1 Описание области моделирования
2.2 Баланс потоков заряженных частиц
2.3 Интегральные характеристики холловского двигателя
2.4 Основные уравнения для описания плазмы
2.5 Моделирование столкновений. 41,
2.6 Кинетические уравнения компонент плазмы
2.7 Полная система уравнений
2.8 Обобщение граничных условий
3. Численные методы решения модели
3.1 Схема численного решения
3.2 Метод частиц в ячейках
3.3 Решение уравнений Максвелла
3.4 Интегрирование уравнений движения частиц
3.5 Упрощение и ускорение численного расчета
3.6 Вычислительная сетка
3.7 Моделирование распределений величин с заданными параметрами
3.8 Область устойчивости решения
3.9 Описание программы ЕРРЭ
3.10 Инициализация и старт расчета

4. Тестирование алгоритмов численного решения
4.1 Тестирование подпрограмм алгоритма
4.2 Комплексное тестирование алгоритма
4.3 Влияние параметров модели на численные решения
4.4 Критерии сходимости решения
5. Результаты численного моделирования
5.1 Моделируемые режимы холловского двигателя
5.2 Интегральные характеристики холловского двигателя цо
5.3 Структура анодного КПД
5.4 Распределения температуры электронов
5.5 Зона ускорения ионов
5.6 Зона ионизации нейтрального газа
6. Заключение
Список литературы

ОБОЗНАЧЕНИЯ
В - вектор магнитной индукции Ов - коэффициент аномальной диффузии е - заряд электрона
Е - напряженность электрического поля
/„ - ФРЭ нейтральных атомов
/. - ФРЭ ионов
/е - ФРЭ электронов
1уд - удельный импульс
Jp - ток разряда
3 к - ток электронов с катода
J* - ток пучка ускоренных ионов
к - постоянная Больцмана
т - полный массовый расход нейтрального газа
та - массовый расход нейтрального газа через анод т- массовый расход ионов, покидающих двигатель МХе- масса атома ксенона пе - концентрация электронов и, - концентрация ионов пп - концентрация нейтралов гв - радиус Дебая К - тяга холловского двигателя Те - температура электронов
ир - напряжения разряда < V, > - средняя скорость ионов
а - коэффициент использования рабочего тела
/? - эффективность преобразования электрической мощности
у- эффективность ускорения е0 - электрическая постоянная Т]а - анодный КПД г - параметр численного решения
ср - электростатический потенциал плазмы
сое - циклотронная частота электронов (Ор - частота плазменных колебаний

Сечение,

1000
Энергия, эв
Рисунок 2.5.1. Сечение упругого рассеяния электрона на атоме ксенона.
Энергия, эв
Рисунок 2.5.2. Сечение возбуждения атома ксенона электронным ударом.