超声波电喷推力器羽流中和特性研究

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于博, 张岩, 贺伟国, 杭观荣, 康小录, 赵青. 2018: 超声波电喷推力器羽流中和特性研究, 物理学报, 67(4): 1-13. doi: 10.7498/aps.67.20171972
引用本文: 于博, 张岩, 贺伟国, 杭观荣, 康小录, 赵青. 2018: 超声波电喷推力器羽流中和特性研究, 物理学报, 67(4): 1-13. doi: 10.7498/aps.67.20171972
Yu Bo, Zhang Yan, He Wei-Guo, Hang Guan-Rong, Kang Xiao-Lu, Zhao Qing. 2018: Plume neutralization mechanism for ultrasonically aided electrospray thruster, Acta Physica Sinica, 67(4): 1-13. doi: 10.7498/aps.67.20171972
Citation: Yu Bo, Zhang Yan, He Wei-Guo, Hang Guan-Rong, Kang Xiao-Lu, Zhao Qing. 2018: Plume neutralization mechanism for ultrasonically aided electrospray thruster, Acta Physica Sinica, 67(4): 1-13. doi: 10.7498/aps.67.20171972

超声波电喷推力器羽流中和特性研究

Plume neutralization mechanism for ultrasonically aided electrospray thruster

  • 摘要: 超声波电喷推力器主要应用在小卫星(<10 kg)平台,为解决该类型推力器的羽流在中和过程中产生的推力偏角以及能效低的问题,对超声波电喷推力器的羽流中和过程进行数值研究.为实现电喷推力器羽流特有物理过程的仿真,建立了一种带电液滴中和模型(NECD模型),对电子-正电液滴的中和过程进行捕捉,包括带电粒子的输运过程、电子液滴碰撞过程以及液滴的破碎与重组等过程;为验证模型的可行性和精度,开展推力测量和羽流高速照相试验,以工况相同试验和仿真结果进行对比.结果显示,该模型的综合计算误差在20%左右,在不同工况下可以和试验值形成趋势上的符合.基于该计算模型,对放电功率为2 W、放电电流为2 mA的超声波电喷推力器进行羽流输运过程的数值模拟,获得表征羽流中和特性的几种参数分布,包括数密度、电荷密度、液滴体积大小等,并统计出各类能耗所占比例,解释了推力偏角和能效低问题的内在机理以及为相应优化提供参考.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-03-02

超声波电喷推力器羽流中和特性研究

  • 电子科技大学物理电子学院,成都 611731;上海空间推进研究所电推进事业部,上海 201112
  • 上海空间推进研究所电推进事业部,上海,201112
  • 上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240
  • 电子科技大学物理电子学院,成都,611731

摘要: 超声波电喷推力器主要应用在小卫星(<10 kg)平台,为解决该类型推力器的羽流在中和过程中产生的推力偏角以及能效低的问题,对超声波电喷推力器的羽流中和过程进行数值研究.为实现电喷推力器羽流特有物理过程的仿真,建立了一种带电液滴中和模型(NECD模型),对电子-正电液滴的中和过程进行捕捉,包括带电粒子的输运过程、电子液滴碰撞过程以及液滴的破碎与重组等过程;为验证模型的可行性和精度,开展推力测量和羽流高速照相试验,以工况相同试验和仿真结果进行对比.结果显示,该模型的综合计算误差在20%左右,在不同工况下可以和试验值形成趋势上的符合.基于该计算模型,对放电功率为2 W、放电电流为2 mA的超声波电喷推力器进行羽流输运过程的数值模拟,获得表征羽流中和特性的几种参数分布,包括数密度、电荷密度、液滴体积大小等,并统计出各类能耗所占比例,解释了推力偏角和能效低问题的内在机理以及为相应优化提供参考.

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