无热子空心阴极点火过程的放电维持失衡机理研究

无热子空心阴极(HHC)的放电维持失衡是目前制约其工程应用的主要问题。为研究上述问题的核心机理,本文建立一种等离子体放电与固体传热耦合的非稳态数值模型,基于电子路径的网格划分方法,该模型可将放电过程和传热过程的时间步长同时设定在1 ms量级,同时提升计算效率和精度。在真空舱内开展HHC的发射体测温与阳极电流诊断试验,以试验数据对数值模型进行验证和修正,修正后的模型计算误差为:发射体温度2.5%~8.4%;阳极电流5.6%~12.9%。在此基础上,通过数值模型针对HHC在不同工况下的点火过程进行数值模拟,发现HHC是否存在电子发射衰弱区是引起放电维持失衡的主要机制,而降低气体流率、降低触持极管-阴极管间隙距离以及增加阴极管材料的传热能力,是增加电子发射衰弱区存在可能性的因素。