平行板脉冲等离子体推力器工作过程的双温K-B模型仿真

摘要

为了提高脉冲等离子体推力器的效率,必须深入理解推力器的物理机理。本文在K-B模型中加入双温能量交换率项,并将该双温放电模型用于模拟平行板脉冲等离子体推力器加速通道中的等离子体激发及加速过程。该模型能够帮助我们更好地理解PPT中的等离子体激发及能量平衡过程,同时获得推力器的性能信息。运用该模型对实验室用平行板电极PPT工作过程进行了模拟计算。通过计算结果获得了放电过程中温度、能量以及密度等各种等离子体参数的变化细节。计算结果表明,高初始电容能量对应着出口速度、密度以及推力器表面温度的高脉冲峰值。在推力器放电过程中,大部分的中性成分出现在脉冲时间末期,这部分组分具有较低的速度,是造成推力器低效率的主要因素。为了提高PPT的性能,应该延长电流脉冲峰值的持续时间,同时在脉冲电流峰值结束后,对推进剂表面进行更好的冷却。