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LIPS-200离子推力器放电室原初电子动力学行为的数值模拟研究
被引量：
11
1
作者
陈娟娟
张天平
+2 位作者
刘明正
贾艳辉
孙安邦
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第1期155-160,共6页
为了得到试验测量不到的气体放电过程中电磁场作用下单个原初电子的动力学行为，建立了LIPS-200离子推力器放电室二维仿真模型，应用网格粒子法（PIC）和蒙特卡洛碰撞（MCC）模拟法对其进行了研究。模拟得到在额定工况下原初电子和中性...
为了得到试验测量不到的气体放电过程中电磁场作用下单个原初电子的动力学行为，建立了LIPS-200离子推力器放电室二维仿真模型，应用网格粒子法（PIC）和蒙特卡洛碰撞（MCC）模拟法对其进行了研究。模拟得到在额定工况下原初电子和中性原子之间的碰撞概率、原初电子损耗率、电磁场分布对其运动速度及运动轨迹的影响等。结果表明磁铁表面磁感强度最大，越靠近放电室内部磁感强度越小，对称轴区域无磁场分布，原初电子在电磁场作用下沿磁力线作加速螺旋运动；运动等离子体的自洽电势大小范围仅为0~2.0V，几乎不会影响等离子体运动；对应总原初电子个数为1.2×106时直接被阳极表面吸收的损耗率仅为0.02%。
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关键词
lips-200
离子推力器
放电室
原初电子
PIC/MCC数值模拟
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职称材料
LIPS-200离子推力器放电室出口离子密度分布研究
被引量：
2
2
作者
龙建飞
张天平
+2 位作者
吴辰宸
李娟
贾艳辉
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期1194-1200,共7页
为了明确国内200 mm口径离子推力器放电室出口(即栅极上游附近)离子密度径向分布,采用实验与数值仿真相结合的方法对LIPS-200推力器放电室出口离子密度进行研究。应用法拉第筒分别测试推力器栅极下游50mm和100mm位置处束流特性,结合经...
为了明确国内200 mm口径离子推力器放电室出口(即栅极上游附近)离子密度径向分布,采用实验与数值仿真相结合的方法对LIPS-200推力器放电室出口离子密度进行研究。应用法拉第筒分别测试推力器栅极下游50mm和100mm位置处束流特性,结合经验模型计算出栅极出口(z=0mm)束流离子径向分布。在此基础上,通过栅极数值模拟仿真,分析出栅极系统透过率随栅孔电流变化关系,进而反推计算出放电室出口离子密度径向分布。结果显示:放电室出口离子密度平均值约为9.0×10^(17)m^(-3),最大值约为1.54×10^(18)m^(-3),最小值约为4.6×10^(17)m^(-3);离子密度径向分布具有较好的中心轴对称性,离子密度从中心处沿着径向先缓慢减小,在径向位置约为50mm时出现快速下降;对比放电室出口与栅极出口离子密度径向分布发现,中心位置两者相差最大,边缘处相差最小。
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关键词
lips-200
推力器
离子密度分布
法拉第探针
数值计算
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职称材料
20cm口径离子推力器寿命模型及评估
被引量：
4
3
作者
周志成
王敏
+2 位作者
仲小清
陈娟娟
张天平
《真空科学与技术学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期1088-1093,共6页
为了系统地分析LIPS-200离子推力器交换电荷(CEX)离子对加速栅壁面的轰击溅射腐蚀机理,本文针对该推力器栅极系统最关键的两种磨损失效模式,即加速栅结构失效和电子反流失效,利用数值模拟Paritle-in-cell(PIC)和Monte-Carlo collision(M...
为了系统地分析LIPS-200离子推力器交换电荷(CEX)离子对加速栅壁面的轰击溅射腐蚀机理,本文针对该推力器栅极系统最关键的两种磨损失效模式,即加速栅结构失效和电子反流失效,利用数值模拟Paritle-in-cell(PIC)和Monte-Carlo collision(MCC)方法,仿真模拟了束流引出过程中CEX离子的产生、加速及引出过程,得到了主束流离子空间位置分布、静电势分布、CEX离子分布和对应的密度分布。同时,采用数值仿真计算和理论分析相结合的方法对栅极寿命进行了评估。计算结果显示在现有几何结构和工作电参数一定的情况下,LIPS-200离子推力器栅极系统能很好地引出束流离子,无CEX离子直接轰击到加速栅壁面,程序统计到的整个栅极系统加速栅壁面截获的CEX离子电流约为9.76×10-4A。证明了加速栅电流的主要来源是冲击到壁面的CEX离子,计算得到的加速栅电流与束流电流比例为0.122%。LIPS-200离子推力器栅极寿命为11230.1 h,其对应的关键失效模式为加速栅结构失效。
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关键词
lips-200
离子推力器
交换电荷碰撞
栅极失效
寿命
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职称材料
题名
LIPS-200离子推力器放电室原初电子动力学行为的数值模拟研究
被引量：
11
1
作者
陈娟娟
张天平
刘明正
贾艳辉
孙安邦
机构
兰州空间技术物理研究所
Centrum Wiskunde & Informatica
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第1期155-160,共6页
基金
国家自然科学基金(9140C550405090C55)
文摘
为了得到试验测量不到的气体放电过程中电磁场作用下单个原初电子的动力学行为，建立了LIPS-200离子推力器放电室二维仿真模型，应用网格粒子法（PIC）和蒙特卡洛碰撞（MCC）模拟法对其进行了研究。模拟得到在额定工况下原初电子和中性原子之间的碰撞概率、原初电子损耗率、电磁场分布对其运动速度及运动轨迹的影响等。结果表明磁铁表面磁感强度最大，越靠近放电室内部磁感强度越小，对称轴区域无磁场分布，原初电子在电磁场作用下沿磁力线作加速螺旋运动；运动等离子体的自洽电势大小范围仅为0~2.0V，几乎不会影响等离子体运动；对应总原初电子个数为1.2×106时直接被阳极表面吸收的损耗率仅为0.02%。
关键词
lips-200
离子推力器
放电室
原初电子
PIC/MCC数值模拟
Keywords
lips-200
Ion thruster
Discharge chamber
Primary electron
PIC/MCC model
分类号
V439.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
LIPS-200离子推力器放电室出口离子密度分布研究
被引量：
2
2
作者
龙建飞
张天平
吴辰宸
李娟
贾艳辉
机构
兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期1194-1200,共7页
基金
真空低温技术与物理重点实验室基金(9140C55026150C55013)
文摘
为了明确国内200 mm口径离子推力器放电室出口(即栅极上游附近)离子密度径向分布,采用实验与数值仿真相结合的方法对LIPS-200推力器放电室出口离子密度进行研究。应用法拉第筒分别测试推力器栅极下游50mm和100mm位置处束流特性,结合经验模型计算出栅极出口(z=0mm)束流离子径向分布。在此基础上,通过栅极数值模拟仿真,分析出栅极系统透过率随栅孔电流变化关系,进而反推计算出放电室出口离子密度径向分布。结果显示:放电室出口离子密度平均值约为9.0×10^(17)m^(-3),最大值约为1.54×10^(18)m^(-3),最小值约为4.6×10^(17)m^(-3);离子密度径向分布具有较好的中心轴对称性,离子密度从中心处沿着径向先缓慢减小,在径向位置约为50mm时出现快速下降;对比放电室出口与栅极出口离子密度径向分布发现,中心位置两者相差最大,边缘处相差最小。
关键词
lips-200
推力器
离子密度分布
法拉第探针
数值计算
Keywords
lips-
2OOthruster
Ion density distribution
Faraday probe
Numericalsimulation
分类号
V439.4 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
20cm口径离子推力器寿命模型及评估
被引量：
4
3
作者
周志成
王敏
仲小清
陈娟娟
张天平
机构
中国空间技术研究院
兰州空间技术物理研究所
出处
《真空科学与技术学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期1088-1093,共6页
基金
国家安全重大基础研究973项目(613234)
文摘
为了系统地分析LIPS-200离子推力器交换电荷(CEX)离子对加速栅壁面的轰击溅射腐蚀机理,本文针对该推力器栅极系统最关键的两种磨损失效模式,即加速栅结构失效和电子反流失效,利用数值模拟Paritle-in-cell(PIC)和Monte-Carlo collision(MCC)方法,仿真模拟了束流引出过程中CEX离子的产生、加速及引出过程,得到了主束流离子空间位置分布、静电势分布、CEX离子分布和对应的密度分布。同时,采用数值仿真计算和理论分析相结合的方法对栅极寿命进行了评估。计算结果显示在现有几何结构和工作电参数一定的情况下,LIPS-200离子推力器栅极系统能很好地引出束流离子,无CEX离子直接轰击到加速栅壁面,程序统计到的整个栅极系统加速栅壁面截获的CEX离子电流约为9.76×10-4A。证明了加速栅电流的主要来源是冲击到壁面的CEX离子,计算得到的加速栅电流与束流电流比例为0.122%。LIPS-200离子推力器栅极寿命为11230.1 h,其对应的关键失效模式为加速栅结构失效。
关键词
lips-200
离子推力器
交换电荷碰撞
栅极失效
寿命
Keywords
lips-200
ion thruster, Exchange charged collision, Failure, Lifetime
分类号
O532.11 [理学—等离子体物理]
O411.1 [理学—理论物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
LIPS-200离子推力器放电室原初电子动力学行为的数值模拟研究
陈娟娟
张天平
刘明正
贾艳辉
孙安邦
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
11
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
LIPS-200离子推力器放电室出口离子密度分布研究
龙建飞
张天平
吴辰宸
李娟
贾艳辉
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
20cm口径离子推力器寿命模型及评估
周志成
王敏
仲小清
陈娟娟
张天平
《真空科学与技术学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
4
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职称材料
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