预填充模式下同轴枪放电等离子体加速模型分析与优化

雪犁模型是描述预填充模式下同轴枪放电装置加速过程的主要手段,其能够直接给出枪内等离子体轴向速度与加速时间的解析关系式,因此在面向不同应用需求的装置结构设计中成为了重要的参考依据.通过理论推导及光、电、磁信号的测量,本文对比分析了不同充电电压与预填充气压条件下在加速阶段及喷口处等离子体的理论与实验速度,并给出了雪犁模型的优化方法.首先,用实测电流来替代近似的正弦电流,有效消除了磁压力计算误差对模型准确性的影响.其次,随着加速距离的延长,喷口处等离子体速度的饱和现象开始出现,摩擦阻力的存在是其主导的形成原因.相比于现有模型25.8%—53.6%的偏差范围,添加摩擦阻力项后不同电压和气压下的理论与实测速度的差值仅为3.1%—8.4%.

放电参数对同轴枪中等离子体团的分离的影响

同轴枪中的等离子体团的分离现象主要是由同轴枪内磁场的梯度造成的电流层倾斜而引起的一个增强反馈过程导致的,这种分离现象越来越成为限制同轴枪有效使用的一个不利因素.在实验上研究放电参数对等离子体团的分离的影响,对理论研究和实际应用都具有重要意义.在实验中发现,利用光电倍增管可以直接观察到等离子体团的分离程度,由此可以研究放电参数对等离子体团的分离的影响.本实验主要研究电容充电电压、电容、放电气压这三个参数对分离现象的影响.实验发现,分离程度随着电容以及其充电电压的增大而增强,随着气压的增大而减弱.实验结果基于雪犁模型进行分析,电容以及电容充电电压的增大使放电电流增强使磁场梯度增大而导致电流层的倾斜程度增加,而使等离子体团的分离程度变严重,相反,气压的增加使需要加速更多粒子而导致电流层的倾斜程度减弱,而使等离子体团分离程度减弱.分析认为,通过控制在加速过程中影响电流层倾斜程度的因素可控制共轴枪中等离子体团的分离程度.