磁场改变对等离子体影响技术咨询方案3

建模方式:代码建模。

应用方向:直流离子推力器电离室。

特点:磁场改变导致电离室内环尖磁场位型改变,从而影响电离室内等离子体分布。

模型名称:ionThrusterT.pre

模型几何&设置:

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计算域(阴极发射电子,3个磁环形成环尖磁场约束电子)

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轴向磁场Bz               径向磁场Br

算例1(基准):

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粒子分布                      电子密度

算例2(磁场B提高为原来的2.0倍):

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粒子分布                      电子密度

算例3(磁场B提高为原来的5.0倍):

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粒子分布                      电子密度

算例4(磁场B降低为原来的0.5倍):

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粒子分布                      电子密度

结论:

1. 基准算例中,直流离子推力器利用环尖型磁场,将阴极发射出的电子约束在电离室内,降低电子在电离室壁(阳极)上的损失,从而提高推力器的电离效率。

2. 不改变磁极位置,仅提高磁感应强度,由算例2和算例3可以发现,增强的磁场对电子的约束能力提高,逐渐将电子的活动区域向中心轴线附件压缩,减小了等离子体的分布区域(电子密度分布)。

3. 不改变磁极位置,仅降低磁感应强度,由算例4可以发现,削弱的磁场对电子的约束能力降低,电子的活动区域向壁面(阳极)附近扩散,扩大了等离子体的分布区域(电子密度分布),同时也增强了电子的壁面损失。