霍尔推力器预电离对低频振荡及壁面腐蚀影响的研究

ATON型霍尔推力器提出后,基于缓冲区的预电离现象的系列研究随之展开。但是迄今为止,预电离率的选择仍然未有定论。文章基于SPT-100型霍尔推力器的真实工作尺寸,建立了二维轴对称全粒子网格质点法(PIC)模型对推力器放电室内的放电过程进行模拟,并通过施加不同的缓冲区预电离率着重研究了预电离率与放电通道低频振荡和推力器壁面腐蚀之间的关系。研究结果显示,缓冲区预电离率的提高可以有效抑制放电通道内的低频振荡,使推力器工作性能提高。但与此同时,由于撞击通道壁面的离子能量增加导致通道壁面腐蚀加剧。

通道等离子体环境对稳态等离子体推进器壁面腐蚀的影响

稳态等离子体推进器工作过程中通道的等离子体环境参数会影响高能粒子束的分布,进而影响离子对壁面溅射的情况。本文就加入预电离腔及考虑电荷交换碰撞对壁面腐蚀的影响进行了研究。通过调整模型中预电离率参数,研究了预电离率大小对通道物理特性分布及对通道壁面常规腐蚀的影响。结果表明预电离不会影响通道内主要物理特性,但由预电离引入的额外等离子体会加剧壁面的常规腐蚀。通过加入蒙特卡洛碰撞模块得到了电荷交换碰撞对通道各项物理参数分布和壁面常规腐蚀的影响。结果表明当考虑电荷交换碰撞后,通道内高能离子密度减少,壁面常规腐蚀情况有所减缓。

磁屏蔽霍尔推力器磁场设计及实验验证

磁屏蔽能够有效减缓等离子体对霍尔推力器放电室壁面的腐蚀,是延长推力器寿命的有效途径,可以将霍尔推力器的寿命提高至满足长寿命航天任务要求的水平,有巨大的发展潜力。对磁屏蔽技术原理进行了分析,以口径120mm的霍尔推力器为对象进行了磁场设计和验证实验。提出了一种壁面磁力线向阳极弯曲程度最大且与壁面尽量不相交的磁场构形,是该实验样机壁面磁力线等势程度最高的构形,10h点火后磁屏蔽构形壁面腐蚀状况与传统构形壁面相比,全部壁面被沉积的黑色物质覆盖,显著减少了离子对放电室壁面的腐蚀。验证了该磁屏蔽磁场构形的显著效果,并对该磁屏蔽霍尔推力器的性能进行了初步研究,阳极流量62sccm、放电电压300V下的最优效率为54.23%,对应的羽流状态为“长筒状”。

磁屏蔽霍尔推力器技术的发展与展望

磁屏蔽霍尔推力器技术是近年来霍尔推进领域最具影响的创新突破,对于拓展霍尔推力器的应用范围,提高推力器的寿命具有重要意义。介绍了磁屏蔽霍尔推力器的原理及优缺点,从磁屏蔽的提出与验证、不同功率量级霍尔推力器的磁屏蔽技术以及磁屏蔽霍尔推力器热设计、背景压力敏感性、振荡模式转换等方面介绍了磁屏蔽的研究现状,并对未来磁屏蔽霍尔推力器技术的发展进行了展望。

迷宫式多级减压阀失效风险分析

迷宫式多级减压阀因其卓越的降压性能和流量调节能力,在高温高压工况下得到了广泛应用。然而,该阀在长期运行过程中易受到空化、冲刷及湍流效应的影响,导致壁面存在冲刷腐蚀及结构失效风险。本文基于数值模拟方法分析了迷宫流道的多级降压特性及失效机制,揭示了湍流能量耗散、壁面剪切应力分布与局部流场特性之间的耦合关系,并识别出高风险失效区域。研究表明,当出口压力低于临界值0.21 MPa时,空化现象显著加剧,进一步诱发汽蚀损伤;同时,高流速和旋涡效应显著增强了局部壁面的冲刷腐蚀风险。针对这些问题,本文提出了优化出口压力、改进流道几何结构及提升材料抗冲刷性能的设计策略,从而有效降低设备失效风险并延长其使用寿命。