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托卡马克中离子迴旋共振加热天线的电动力问题 被引量:2
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作者 沈学民 《电子科学学刊》 CSCD 1992年第2期170-175,共6页
本文讨论了在设计离子迴旋共振加热天线时,如何考虑由于等离子体破裂引起的强等离子体电流瞬时变化加于天线的电动力的影响。这种影响往往是这种天线设计过程中所遇到的最困难的问题之一。本文将给出考虑这种电动力的方法以及计算公式... 本文讨论了在设计离子迴旋共振加热天线时,如何考虑由于等离子体破裂引起的强等离子体电流瞬时变化加于天线的电动力的影响。这种影响往往是这种天线设计过程中所遇到的最困难的问题之一。本文将给出考虑这种电动力的方法以及计算公式。结合HT-6M托卡马克的天线参数,给出了计算结果。 展开更多
关键词 离子回旋 共振加热 电动力 天线
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EAST装置上新型离子回旋天线法拉第屏蔽的设计及应用
2
作者 梁启超 张伟 +3 位作者 刘鲁南 秦成明 毛玉周 杨桦 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第1期1-6,共6页
为达到全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)长脉冲高功率目标,提高离子回旋波与等离子体的耦合效率,并降低离子回旋共振加热(ICRH)天线法拉第屏蔽的热负载,需对ICRH天线中的法拉第屏蔽进行优化设计。通过RAPLICASOL ICRH天线计算模型对... 为达到全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)长脉冲高功率目标,提高离子回旋波与等离子体的耦合效率,并降低离子回旋共振加热(ICRH)天线法拉第屏蔽的热负载,需对ICRH天线中的法拉第屏蔽进行优化设计。通过RAPLICASOL ICRH天线计算模型对法拉第屏蔽结构进行计算分析,综合考虑最大电场强度、耦合阻抗以及离子回旋天线有限的内部空间,最终确定了法拉第屏蔽的结构尺寸。然后对法拉第屏蔽的流热分布进行了优化和分析。经过仿真优化设计,在300s运行条件下,法拉第屏蔽最高温度为300℃,满足法拉第屏蔽热设计要求。该天线于2021年成功应用于EAST实验。实验结果表明,新ICRH天线的耦合及加热效率明显提高,已完成1.5MW/30s和0.5MW/300s的长脉冲实验,并且法拉第屏蔽最高温度为330℃,满足ICRH天线的设计要求。 展开更多
关键词 EAST 离子回旋共振加热天线 耦合效率 法拉第屏蔽
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EAST装置离子回旋加热天线电流带热结构分析 被引量:2
3
作者 王成昊 宋云涛 +2 位作者 杨庆喜 王忠伟 康钦兰 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期250-254,共5页
介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,... 介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。 展开更多
关键词 EAST装置 离子回旋共振加热天线 电流带 传热
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HL-1M装置离子回旋共振加热系统及初步实验 被引量:6
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作者 陆志鸿 王恩耀 +4 位作者 曾建尔 赵培福 宣伟民 康自华 王鑫全 《核聚变与等离子体物理》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期48-53,共6页
新建成的HL1M装置离子回旋共振加热(ICRH)射频系统,经工程联调,已达到输出功率500kW、脉宽100ms、频率26~36MHz。在环向场BT=2T、等离子体电流Ip=150kA、电子密度ne=(1~5)×1013cm-3条件下,首次对HL1M装置以氢为少数粒子的氘等离... 新建成的HL1M装置离子回旋共振加热(ICRH)射频系统,经工程联调,已达到输出功率500kW、脉宽100ms、频率26~36MHz。在环向场BT=2T、等离子体电流Ip=150kA、电子密度ne=(1~5)×1013cm-3条件下,首次对HL1M装置以氢为少数粒子的氘等离子体进行了离子回旋共振加热实验,使电子温度上升了20%。 展开更多
关键词 离子回旋共振加热 射频系统 高频机 HL-1M装置
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EAST离子回旋共振加热系统调制型高压电源研究 被引量:2
5
作者 王磊 赵燕平 +1 位作者 黄懿赟 金国卫 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期49-54,共6页
介绍了EAST离子回旋共振加热系统调制型高压电源的总体设计方案,详细讨论了电源模块的构造、电路和工作原理,对电源控制保护系统的组成部分及其功能做了全面的论述,对电源的调制和短路保护能力进行了实际测试,给出了相应的实验数据和波... 介绍了EAST离子回旋共振加热系统调制型高压电源的总体设计方案,详细讨论了电源模块的构造、电路和工作原理,对电源控制保护系统的组成部分及其功能做了全面的论述,对电源的调制和短路保护能力进行了实际测试,给出了相应的实验数据和波形,证明了电源设计方案的正确性和可靠性。 展开更多
关键词 离子回旋共振加热 高压电源 调制 脉冲阶梯调制技术
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EAST离子回旋加热天线传输线结构设计
6
作者 杨庆喜 宋云涛 +1 位作者 武松涛 陈永华 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期242-246,共5页
阐述了EAST离子回旋加热天线传输线的结构设计。用有限元的方法对EAST离子回旋加热天线传输线内导体结构进行了分析,获得了内导体的受力情况。根据内导体的受力情况适当加大波纹管厚度和设计内导体支撑,通过ANSYS分析优化确定了波纹管... 阐述了EAST离子回旋加热天线传输线的结构设计。用有限元的方法对EAST离子回旋加热天线传输线内导体结构进行了分析,获得了内导体的受力情况。根据内导体的受力情况适当加大波纹管厚度和设计内导体支撑,通过ANSYS分析优化确定了波纹管的厚度和内导体布置的位置。此外,还计算了传输线的热损耗、热变形、电压驻波系数和最大功率容量,计算结果进一步验证了传输线结构的可行性。 展开更多
关键词 离子回旋加热天线 传输线 内导体
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磁等离子体发动机中离子回旋共振天线参数优化 被引量:3
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作者 杨振宇 曹亚文 +2 位作者 范威 魏建国 韩先伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期417-426,共10页
磁等离子体发动机(Magnetoplasma Rocket Engine,MPRE)的离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating,ICRH)单元中射频天线是能量注入元件,其参数直接影响能量耦合效率。为优化ICRH天线参数,建立了ICRH中粒子模拟(Particle In Ce... 磁等离子体发动机(Magnetoplasma Rocket Engine,MPRE)的离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating,ICRH)单元中射频天线是能量注入元件,其参数直接影响能量耦合效率。为优化ICRH天线参数,建立了ICRH中粒子模拟(Particle In Cell,PIC)计算的缩比准则,以缩比PIC模型对ICRH单元进行了仿真计算,分析了天线位置、天线构型、天线输入频率对加热效果的影响,并在30kW MPRE样机上进行了羽流离子能量诊断实验。研究结果表明:天线起始位置位于0.125m (仿真中2.5mm)处加热效果最佳,左旋天线优于右旋天线,双带天线优于单带天线,四分之一扭转天线优于二分之一扭转天线,天线参数优化后离子能量升高到优化前的5.35倍;在螺旋波源功率4kW,ICRH功率8.0kW下,羽流诊断实验中离子能量达50.23eV,表明能量已成功耦合到等离子体中,天线优化方案有效。 展开更多
关键词 磁等离子体发动机 离子回旋共振加热 粒子模拟 射频天线 参数优化
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离子回旋共振加热的离子加热
8
作者 刘玉魁 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1993年第4期1-10,共10页
本文在直柱几何位形下用线性化动力论得到了离子能量吸收及吸收特征长度的解析表示式,离子能量吸收的主要物理机制是回旋阻尼,波与离子的共振吸收条件是,其中和分别是波的频率和离子回旋频率,k_1和v_1是平行于主磁场方向的波矢和离子速... 本文在直柱几何位形下用线性化动力论得到了离子能量吸收及吸收特征长度的解析表示式,离子能量吸收的主要物理机制是回旋阻尼,波与离子的共振吸收条件是,其中和分别是波的频率和离子回旋频率,k_1和v_1是平行于主磁场方向的波矢和离子速度的分量,l为整数.在等离子体参量慢变化的假定下,也得到了能量吸收半宽度的表示式.结合托卡马克的各种具体情况分别讨论了各种离子回旋共振加热模式的能量吸收.从分析可以得到一些有意义的结果,对这些现象进行了分析和讨论. 展开更多
关键词 离子回旋共振 加热 离子加热
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磁等离子体发动机中离子回旋共振加热多组分流体模拟
9
作者 杨振宇 范威 +2 位作者 鲁海峰 张元哲 韩先伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期200-208,共9页
离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating,ICRH)单元的加热效果对磁等离子体发动机(Magnetoplasma Rocket Engine,MPRE)的推力性能有至关重要影响。为研究ICRH的加热效果,本文建立了用于模拟MPRE中ICRH单元的二维轴对称多组... 离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating,ICRH)单元的加热效果对磁等离子体发动机(Magnetoplasma Rocket Engine,MPRE)的推力性能有至关重要影响。为研究ICRH的加热效果,本文建立了用于模拟MPRE中ICRH单元的二维轴对称多组分流体模型,并采用该模型对MPRE中螺旋波等离子体源的工作模式与不同输入条件的ICRH单元进行了模拟。计算结果表明:螺旋波等离子体源在放电过程中要经历从Trivelpiece-Gould (TG)波模式向螺旋波模式的转变过程,模式转变时电子温度出现峰值,等离子体密度迅速上升;开启ICRH输入后,电子参数基本不变,离子温度有明显提升,表明ICRH单元对离子有显著加热效果;此外,离子温度随ICRH输入增大而升高,ICRH输入电流150A时,离子温度可达50eV以上。 展开更多
关键词 磁等离子体发动机 螺旋波等离子体源 离子回旋共振加热 能量耦合 流体模拟
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HL-2A装置2MW电子回旋共振加热系统研制 被引量:19
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作者 饶军 李波 +10 位作者 周俊 姚列英 康自华 王明伟 李立 冯鲲 黄梅 陆志鸿 张劲松 李青 刘永 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期324-330,共7页
HL-2A装置电子回旋共振加热系统的主要指标是2MW/1s/68GHz,系统由4个单元组成,每个单元包括一只回旋管,微波传输系统,控制保护测量和冷却等子系统。通过对ECRH系统和回旋管的调试,每只管子微波输出功率500kW,脉冲宽度1s,四管并联运行时... HL-2A装置电子回旋共振加热系统的主要指标是2MW/1s/68GHz,系统由4个单元组成,每个单元包括一只回旋管,微波传输系统,控制保护测量和冷却等子系统。通过对ECRH系统和回旋管的调试,每只管子微波输出功率500kW,脉冲宽度1s,四管并联运行时总输出功率达到1.63MW,系统使用效率高于80%。 展开更多
关键词 电子回旋共振加热 回旋 离子加热
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HL-2M装置电子回旋共振加热及电流驱动系统设计与研制进展 被引量:3
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作者 黄梅 王贺 +7 位作者 张峰 陈罡宇 梁军 王洁琼 叶际若 饶军 宋绍栋 等离子体波加热团队 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期495-499,共5页
根据HL-2M装置物理实验加热的需求,完成了总功率为8MW的电子回旋共振加热及电流驱动(ECRH/ECCD)系统设计,开展了波源、传输及天线等关键部件研制。8MWECRH/ECCD系统,由8套105GHz/1MW/3s波源系统、8条内径为63.5mm的真空传输线及三套极... 根据HL-2M装置物理实验加热的需求,完成了总功率为8MW的电子回旋共振加热及电流驱动(ECRH/ECCD)系统设计,开展了波源、传输及天线等关键部件研制。8MWECRH/ECCD系统,由8套105GHz/1MW/3s波源系统、8条内径为63.5mm的真空传输线及三套极向实时可控的发射天线构成。目前,已完成ECRH/ECCD系统关键部件研制及其相关的桌面与高功率性能测试。测试结果表明,微波源回旋管输出微波功率达到;MW/3s,在真空度为10-2Pa的过模波纹圆波导传输线中能低耗稳定传输,发射天线极向全量程角度转动响应时间在50ms以内。 展开更多
关键词 HL-2M装置 电子回旋共振加热及电流驱动 回旋 传输线 天线
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ICRH天线发射谱n_(‖)对快波少数离子加热效果的影响
12
作者 任玉虎 龚学余 +3 位作者 杜丹 李圣 陈双粮 任静 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期121-126,共6页
采用等离子体分层模型,利用WKB近似研究了离子回旋共振加热(ICRH)天线发射谱n‖对离子回旋波在托卡马克等离子体的表面功率反射系数、吸收衰减的影响,数值模拟了不同天线发射谱n‖条件下快波少数离子加热的效果。模拟结果表明,当其它实... 采用等离子体分层模型,利用WKB近似研究了离子回旋共振加热(ICRH)天线发射谱n‖对离子回旋波在托卡马克等离子体的表面功率反射系数、吸收衰减的影响,数值模拟了不同天线发射谱n‖条件下快波少数离子加热的效果。模拟结果表明,当其它实验参数一定时,ICRH天线发射合适的n‖能提高天线与等离子体的耦合效率,增强少数离子加热的效果。 展开更多
关键词 离子体分层模型 离子回旋共振加热 吸收衰减系数 离子体表面功率反射系数
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EAST装置ICRF加热天线的电磁力分析
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作者 杨庆喜 宋云涛 武松涛 《核聚变与等离子体物理》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期12-16,共5页
结合EAST超导托卡马克的物理运行参数,计算给出了装置在等离子体突然破裂时ICRF加热天线上感应电流和电磁力解析式及其随时间变化的曲线图,根据曲线图讨论了电磁力的极限情况和对ICRF加热天线结构的影响。
关键词 离子回旋共振加热 电磁力 微波天线
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基于嵌入式系统的离子回旋数据采集交换系统的开发和实现
14
作者 刘大明 赵燕平 +1 位作者 毛玉周 吴东升 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1081-1086,共6页
为提高现有EAST离子回旋共振加热监测系统的性能,为EAST物理实验提供稳定可靠的加热手段,针对目前监控系统的多卡数据采集和交换过程中出现的实时问题及多卡采集出现的问题,文章提出了在EAST装置高功率离子回旋共振加热监控系统的设计... 为提高现有EAST离子回旋共振加热监测系统的性能,为EAST物理实验提供稳定可靠的加热手段,针对目前监控系统的多卡数据采集和交换过程中出现的实时问题及多卡采集出现的问题,文章提出了在EAST装置高功率离子回旋共振加热监控系统的设计的总体基本解决方案和实现过程,设计了双操作系统下多卡数据采集交换可行的实现模型,使用Visual C++及Tornado for Windows开发相应的驱动及应用程序,对在嵌入式系统VxWorks和Windows操作系统下的通讯方式及系统性能进行了重点分析和讨论,使用嵌入式系统的软件逻辑分析仪对嵌入式系统的任务调度、信号量使用、内存使用情况、系统空闲时间等作了分析,为多操作系统多卡采集交互式系统提供了参考,测试结果表明该系统基本满足要求。 展开更多
关键词 离子回旋共振加热 嵌入式系统 数据采集 VXWORKS 套接字 多卡采集
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自研28 GHz/50 kW回旋管实现长时间连续运行
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作者 胡林林 黄麒力 +7 位作者 卓婷婷 胡鹏 龚胜刚 孙迪敏 蒋艺 马国武 陈洪斌 马弘舸 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-3,共3页
介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 k... 介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上,通过结构优化和稳定性设计验证,最终实现了在10~50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行,典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s,特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。 展开更多
关键词 回旋 电子回旋共振加热 ECR离子 连续波 磁约束聚变
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数值模拟天线与等离子体的耦合过程
16
作者 杜丹 龚学余 +2 位作者 王振华 尹岚 杨文超 《科学技术与工程》 2010年第26期6508-6510,共3页
采用等离子体平板模型和三维天线模型研究JET装置中离子回旋频段的天线与等离子体的耦合过程,在离子回旋波被等离子体全部吸收的假设条件下,通过数值求解等离子体中的快磁声波方程,得到天线耦合到等离子体的总功率随天线到外金属壁的距... 采用等离子体平板模型和三维天线模型研究JET装置中离子回旋频段的天线与等离子体的耦合过程,在离子回旋波被等离子体全部吸收的假设条件下,通过数值求解等离子体中的快磁声波方程,得到天线耦合到等离子体的总功率随天线到外金属壁的距离的增加而增加。 展开更多
关键词 平板模型 三维天线模型 离子回旋共振加热 耦合功率
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太阳风中离子束流与电磁离子回旋波的相互作用 被引量:1
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作者 向梁 吴德金 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期143-145,共3页
电磁离子回旋波是指频率低于或者接近离子回旋频率的电磁波,其存在左旋和右旋两种偏振状态.通过回旋共振相互作用,电磁离子回旋波能直接与粒子发生能量交换,对太阳风等离子体加热和加速等能化现象起着重要作用.然而,太阳风中电磁离子回... 电磁离子回旋波是指频率低于或者接近离子回旋频率的电磁波,其存在左旋和右旋两种偏振状态.通过回旋共振相互作用,电磁离子回旋波能直接与粒子发生能量交换,对太阳风等离子体加热和加速等能化现象起着重要作用.然而,太阳风中电磁离子回旋波的激发机制及其波粒相互作用尚未完全清楚.本学位论文深入、系统地研究了太阳风等离子体环境下离子束流对电磁离子回旋波激发机制的影响及其波粒相互作用,为进一步理解与解释太阳风中微观等离子体物理过程、扰动的物理本质以及粒子能化现象等物理问题提供良好的理论依据. 展开更多
关键词 学位论文 激发机制 离子加热 离子体物理 偏振状态 回旋频率 回旋共振 物理本质
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ECRIT等离子体特性数值模拟分析
18
作者 贺亚强 耿海 +4 位作者 吴先明 王紫桐 孙新锋 吴辰宸 蒲彦旭 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期84-94,共11页
针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高... 针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高仿真精度,探究不同磁路结构参数、工质气体、天线构型、微波功率对ECR推力器性能的影响规律,使电子在ECR区能够获得最大能量,经部分试验验证(微波输入功率和工质气体对放电影响),结果表明:磁环间距、内磁环-波导小端面距离和磁体高度对ECR区的分布影响较大,磁体宽度的影响较小;氙气的电子数密度高于氩气;L型天线电子密度和功率沉积高于杆天线;电子数密度和碰撞功率损耗随着入射微波功率增大而增大,可为ECR推力器设计提供参考。 展开更多
关键词 航天器推进系统 电子回旋共振离子推力器 电磁仿真 磁路结构 工质气体 天线构型 微波功率
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磁等离子体发动机的多流体模拟
19
作者 杨振宇 鲁海峰 +1 位作者 范威 张元哲 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第2期57-66,共10页
磁等离子体发动机(magnetoplasma rocket engine,MPRE)的离子回旋共振加热(ion cyclotron resonance heating,ICRH)单元将射频能量直接耦合给离子,是发动机的工质加热单元,其加热效果对发动机推力性能有关键影响。为探究ICRH单元的工作... 磁等离子体发动机(magnetoplasma rocket engine,MPRE)的离子回旋共振加热(ion cyclotron resonance heating,ICRH)单元将射频能量直接耦合给离子,是发动机的工质加热单元,其加热效果对发动机推力性能有关键影响。为探究ICRH单元的工作规律,建立了用于模拟MPRE的二维轴对称多流体模型,并采用该模型对MPRE中螺旋波等离子体源与不同输入的ICRH单元进行了模拟。计算结果表明:螺旋波等离子体源在放电过程中由于沉积功率分布发生变化而不断经历模式转变过程,模式转变时电子温度出现峰值,等离子体密度迅速上升;开启ICRH输入后,电子参数基本不变,离子温度有明显提升,表明ICRH单元对离子有明显加热效果,且增加输入电流幅值与输入电流匝数均可显著提高离子温度,实现发动机高比冲工作模式。 展开更多
关键词 磁等离子体发动机 螺旋波等离子体源 离子回旋共振加热 能量耦合 流体模拟
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可变比冲磁等离子体火箭原理与研究进展 被引量:12
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作者 任军学 刘宇 王一白 《火箭推进》 CAS 2007年第3期36-42,共7页
介绍了VASIMR的基本组成(螺旋波等离子体源、离子回旋共振加热系统I-CRH、磁喷嘴)及工作原理。可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR)是一种基于可控核聚变思想发展的先进高功率电推进方式,具有高比冲、比冲可变等特点。通过分析系统的效率及... 介绍了VASIMR的基本组成(螺旋波等离子体源、离子回旋共振加热系统I-CRH、磁喷嘴)及工作原理。可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR)是一种基于可控核聚变思想发展的先进高功率电推进方式,具有高比冲、比冲可变等特点。通过分析系统的效率及关键技术,指出VASIMR研制最关键的问题是研制高性能的螺旋波等离子体源和提高ICRH的效率等,最后评估了VASIMR在空间任务中的优势。 展开更多
关键词 变比冲 磁等离子 螺旋波 离子回旋共振加热
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