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真空 ›› 2020, Vol. 57 ›› Issue (4): 54-59.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2020.04.12

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霍尔推力器内放电等离子体数值仿真分析*

赵杰1,2, 许丽1,2, 李建1,2, 王坤1,2, 王世庆1   

  1. 1.成都理工大学工程技术学院,四川 乐山 614000;
    2.核工业西南物理研究院,四川 成都 610041
  • 收稿日期:2019-07-22 出版日期:2020-07-25 发布日期:2020-07-23
  • 作者简介:赵杰(1980-),男,山东省荷泽市人,副教授。
  • 基金资助:
    *西物创新行动计划(批准号:201901XWCXRC005); 四川省科技厅项目(批准号:2019YJ0705)

Numerical Simulation and Analysis of Discharge Plasma in Hall Thruster

ZHAO Jie1,2, XV Li1,2, LI Jian1,2, WANG Kun1,2, WANG Shi-qing1   

  1. 1. The Engineering and Technical College, Chengdu University of Technology, Leshan 614007, China;
    2. Southwestern Institute, Physics, Chengdu 610041, China
  • Received:2019-07-22 Online:2020-07-25 Published:2020-07-23

摘要: 为研究霍尔推力器通道内放电过程和等离子体的分布情况,对霍尔推力器建立二维仿真模型。得到推力器通道中Xe+和Xe++数密度分布、速度分布、电流密度分布、电势分布和电子温度分布等,通过不同时刻Xe+和Xe++离子数密度的变化,观察到推力器内放电达到稳定运行的过程。由结果可知此推力器工作电压350V,电流4.2A,工质气体流量42SCCM时的比冲约为1300S。与文献中报道的实验结果和数值模拟结果对比,具有很好的一致性。一方面验证了该模型用于霍尔推力器数值仿真的有效性,另一方面得到了稳态霍尔推力器内较详细的放电等离子体参数分布。

关键词: 等离子体, 推力器, 数值仿真, 比冲

Abstract: In order to study the discharge process and plasma distribution in Hall thruster channel, a two-dimensional simulation model of Hall thruster was established. The number density and velocity distribution of the Xe+ and Xe++, current density distribution, potential distribution and electron temperature distribution in the thruster channel were obtained. The discharge process in the thruster was observed from the change of number density distribution of the Xe+ and Xe++ at different time. The results show that the specific impulse is about 1300S when the discharge is 1300V and 4. 2A, and the gas flow rate is 42SCCM. The results are in good agreement with the experimental and numerical results reported in the literature. On the one hand, the validity of the model in numerical simulation of Hall thruster is verified. On the other hand, the detailed discharge plasma parameters in the steady Hall thruster is obtained.

Key words: plasma, thruster, numerical simulation, specific impulse

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