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壁面二次电子发射对霍尔推力器放电通道绝缘壁面双鞘特性的影响

卿绍伟 鄂鹏 段萍

壁面二次电子发射对霍尔推力器放电通道绝缘壁面双鞘特性的影响

卿绍伟, 鄂鹏, 段萍
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  • 为进一步揭示霍尔推力器放电通道绝缘壁面鞘层的特性, 利用考虑了壁面二次电子分布函数的一维稳态流体鞘层模型, 研究了壁面二次电子发射对近壁双鞘特性的影响. 分析结果表明, 由于壁面发射的二次电子对近壁鞘层中的电子密度有增加作用, 存在一个临界二次电子发射系数σdc使得: 当σ≤σdc时, 鞘层为单层的正离子鞘结构; 当σ>σdc时, 鞘层表现为双层的正离子鞘和电子鞘相连结构, 连接点对应于垂直于壁面方向上电势分布的拐点. 然而, 当σ进一步增大到0.999时, 鞘层转变为三层的正离子鞘-电子鞘-正离子鞘交替结构. 数值结果表明: 随着σ的增加, 电子鞘与离子鞘的连接点向远离壁面的方向移动, 电子鞘的厚度逐渐增加; 随着壁面出射电子能量系数a的增加, 近壁区鞘层的厚度也逐渐增加.
    • 基金项目: 中央高校基本科研基金(批准号: 0903005203189) 、国家自然科学基金 (批准号: 11005025, 10975026, 11275034) 、哈尔滨工业大学科学研究创新基金 (批准号: HITNSRIF2009044) 和辽宁省科学技术计划重点项目 (批准号: 2011224007) 资助的课题.
    [1]

    Kim V 1998 J. Propul Power. 14 736

    [2]

    Zhurin V V, Kaufman H R, Robinson R S 1999 Plasma Sources Sci. Technol. 8 R1

    [3]

    Raitses Y, Ashkenazy J, Appelbaum G 1997 25th International Electric Propulsion conference (Electric Rocket Propulsion Society, Cleveland, OH), Paper No. IEPC 97 056

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    Ahedo E, Gallardo J M, Martinez-Sanchez M 2003 Phys. Plasmas 10 3397

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    Yu D R, Zhang F K, Li H, Liu H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3 (in Chinese) [于达仁, 张凤奎, 李鸿, 刘辉 2009 物理学报 58 3]

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    Hobbs G D, Wesson J A 1967Plasma Phys. 9 85

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    Schwager L A 1993 Phys. Fluids B 5 631

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    Taccogna F, Longo S, Capitelli M 2005 Phys. Plasmas 12 093506

    [9]

    Ahedo E 2002 Phys. Plasmas 9 4340

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    Ahedo E, Parra F I 2005 Phys. Plasmas 12 073503

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    Ahedo E, DePablo V 2007 Phys. Plasmas 14 083501

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    Yu D R, Qing S W, Wang X G, Ding Y J, Duan P 2011 Acta Phys. Sin. 60 025204 (in Chinese) [于达仁, 卿绍伟, 王晓钢, 丁永杰, 段萍 2011 物理学报 60 025204]

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    Xue Z H, Zhao X Y, Wang F, Liu J Y, Liu Y, Gong Y 2009 Plasma Sci. and Technol. 11 57

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    Sydorenko D, Smolyakov A, Kaganovich I, Raitses Y 2006 Phys. Plasmas 13 014501

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    Sydorenko D, Smolyakov A, Kaganovich I, Raitses Y 2006 IEEE Trans. Plasma Sci. 34 815

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    Morozov A I, Savelyev V V 2001 Reviews of Plasma Physics (Volume 21) (New York Consultants Bureau, New York) p241

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    Taccogna F, Longo S, Capitelli M 2004 Vacuum 73 89

    [20]

    Ahedo E, De Pablo V 2007 Phys. Plasmas 14 083501

    [21]

    Barral S, Makowski K, Peradzynski Z, Gascon N, Dudeck M 2003 Phys. Plasmas 10 4137

    [22]

    Morozov A I, Savelyev V V 2004 Plasma Phys. Rep. 30 299

  • [1]

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  • [1] 王晓钢, 段萍, 于达仁, 卿绍伟, 丁永杰. 电子温度各向异性对霍尔推力器BN绝缘壁面鞘层特性的影响. 物理学报, 2011, 60(2): 025204. doi: 10.7498/aps.60.025204
    [2] 卿绍伟, 鄂鹏, 段萍. 电子温度各向异性对霍尔推力器中等离子体与壁面相互作用的影响. 物理学报, 2012, 61(20): 205202. doi: 10.7498/aps.61.205202
    [3] 邓立赟, 蓝红梅, 刘悦. 霍尔推力器磁场位形及其优化的数值研究. 物理学报, 2011, 60(2): 025213. doi: 10.7498/aps.60.025213
    [4] 武志文, 鄂鹏, 韩轲, 于达仁. 磁场强度对霍尔推力器放电特性影响的实验研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2535-2542. doi: 10.7498/aps.58.2535
    [5] 段萍, 鄂鹏, 魏立秋, 白德宇, 江滨浩, 徐殿国. 真空背压对霍尔推力器放电特性影响的实验研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8676-8684. doi: 10.7498/aps.59.8676
    [6] 段萍, 覃海娟, 周新维, 曹安宁, 刘金远, 卿少伟. 霍尔推进器壁面材料二次电子发射及鞘层特性. 物理学报, 2014, 63(8): 085204. doi: 10.7498/aps.63.085204
    [7] 段萍, 李肸, 鄂鹏, 卿绍伟. 霍尔推进器中磁化二次电子对鞘层特性的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 125203. doi: 10.7498/aps.60.125203
    [8] 卿绍伟, 李梅, 李梦杰, 周芮, 王磊. 二次电子分布函数对绝缘壁面稳态鞘层特性的影响. 物理学报, 2016, 65(3): 035202. doi: 10.7498/aps.65.035202
    [9] 赵晓云, 张丙开, 王春晓, 唐义甲. 电子的非广延分布对等离子体鞘层中二次电子发射的影响. 物理学报, 2019, 68(18): 185204. doi: 10.7498/aps.68.20190225
    [10] 张凤奎, 丁永杰. Hall推力器内饱和鞘层下电子与壁面碰撞频率特性. 物理学报, 2011, 60(6): 065203. doi: 10.7498/aps.60.065203
    [11] 于达仁, 张凤奎, 李鸿, 刘辉. 霍尔推进器中振荡鞘层对电子与壁面碰撞频率的影响研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1844-1848. doi: 10.7498/aps.58.1844
    [12] 段萍, 曹安宁, 沈鸿娟, 周新维, 覃海娟, 刘金远, 卿绍伟. 电子温度对霍尔推进器等离子体鞘层特性的影响. 物理学报, 2013, 62(20): 205205. doi: 10.7498/aps.62.205205
    [13] 韩轲, 江滨浩, 纪延超. 霍尔效应推力器放电双稳态机理研究. 物理学报, 2012, 61(7): 075209. doi: 10.7498/aps.61.075209
    [14] 翁明, 胡天存, 曹猛, 徐伟军. 电子入射角度对聚酰亚胺二次电子发射系数的影响. 物理学报, 2015, 64(15): 157901. doi: 10.7498/aps.64.157901
    [15] 常天海, 郑俊荣. 固体金属二次电子发射的Monte-Carlo模拟. 物理学报, 2012, 61(24): 241401. doi: 10.7498/aps.61.241401
    [16] 杨文晋, 李永东, 刘纯亮. 高入射能量下的金属二次电子发射模型. 物理学报, 2013, 62(8): 087901. doi: 10.7498/aps.62.087901
    [17] 李永东, 杨文晋, 张娜, 崔万照, 刘纯亮. 一种二次电子发射的复合唯象模型. 物理学报, 2013, 62(7): 077901. doi: 10.7498/aps.62.077901
    [18] 叶鸣, 贺永宁, 王瑞, 胡天存, 张娜, 杨晶, 崔万照, 张忠兵. 基于微陷阱结构的金属二次电子发射系数抑制研究. 物理学报, 2014, 63(14): 147901. doi: 10.7498/aps.63.147901
    [19] 白春江, 封国宝, 崔万照, 贺永宁, 张雯, 胡少光, 叶鸣, 胡天存, 黄光荪, 王琪. 铝阳极氧化的多孔结构抑制二次电子发射的研究. 物理学报, 2018, 67(3): 037902. doi: 10.7498/aps.67.20172243
    [20] 何鋆, 俞斌, 王琪, 白春江, 杨晶, 胡天存, 谢贵柏, 崔万照. 磁控溅射铂抑制镀银表面的二次电子发射. 物理学报, 2018, 67(8): 087901. doi: 10.7498/aps.67.20172740
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-13
  • 修回日期:  2012-10-24
  • 刊出日期:  2013-03-05

壁面二次电子发射对霍尔推力器放电通道绝缘壁面双鞘特性的影响

  • 1. 重庆大学动力工程学院, 重庆 400044;
  • 2. 哈尔滨工业大学电气工程系, 哈尔滨 150001;
  • 3. 大连海事大学物理系, 大连 116026
    基金项目: 

    中央高校基本科研基金(批准号: 0903005203189) 、国家自然科学基金 (批准号: 11005025, 10975026, 11275034) 、哈尔滨工业大学科学研究创新基金 (批准号: HITNSRIF2009044) 和辽宁省科学技术计划重点项目 (批准号: 2011224007) 资助的课题.

摘要: 为进一步揭示霍尔推力器放电通道绝缘壁面鞘层的特性, 利用考虑了壁面二次电子分布函数的一维稳态流体鞘层模型, 研究了壁面二次电子发射对近壁双鞘特性的影响. 分析结果表明, 由于壁面发射的二次电子对近壁鞘层中的电子密度有增加作用, 存在一个临界二次电子发射系数σdc使得: 当σ≤σdc时, 鞘层为单层的正离子鞘结构; 当σ>σdc时, 鞘层表现为双层的正离子鞘和电子鞘相连结构, 连接点对应于垂直于壁面方向上电势分布的拐点. 然而, 当σ进一步增大到0.999时, 鞘层转变为三层的正离子鞘-电子鞘-正离子鞘交替结构. 数值结果表明: 随着σ的增加, 电子鞘与离子鞘的连接点向远离壁面的方向移动, 电子鞘的厚度逐渐增加; 随着壁面出射电子能量系数a的增加, 近壁区鞘层的厚度也逐渐增加.

English Abstract

参考文献 (22)

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