霍尔推力器全通道等离子体放电特性PIC模拟研究的任务书.docx

霍尔推力器全通道等离子体放电特性PIC模拟研究的任务书
任务书
题目：霍尔推力器全通道等离子体放电特性PIC模拟研究
任务背景：
霍尔推力器是一种新型的推进器，相比传统的喷气式推进器，具有能耗低、推力大、效率高等优点，因此在航空航天领域得到了广泛应用。然而，霍尔推力器的功率密度较大，需要进行高功率等离子体放电，这其中的各种复杂的物理现象和流场特性，需要进行深入的PIC模拟研究，以便更好地理解和优化霍尔推力器的性能。
任务目标：
本次任务旨在开展霍尔推力器全通道等离子体放电特性的PIC模拟研究，主要目标如下：
1.基于PIC模拟方法，建立霍尔推力器全通道等离子体放电的数学模型；
2.考虑不同放电条件下等离子体的物理特性和流场特性，对全通道进行模拟，分析全通道内等离子体的密度、速度、温度等关键参数在时间和空间上的分布规律；
3.探究等离子体与电极之间的相互作用，分析长期运行可能产生的物理效应、电性能的变化以及电极结构的磨损等问题；
4.建立各种不同实验参数的模拟集合，根据其结果分析不同实验参数的影响，评估不同情况下霍尔推力器的性能，优化它的设计和使用。
任务流程：
本次PIC模拟研究的流程如下：
1.研究霍尔推力器的工作原理，总结其物理特性和流场特性，确定PIC模拟研究的模型和等离子体放电的实验参数，并进行数据采集和处理；
2.建立全通道等离子体放电的PIC模拟模型，模拟不同的等离子体密度、电压、电流等实验参数，得到全通道内等离子体的时间和空间分布规律；
3.进一步探究等离子体与电极之间的相互作用，分析长期运行可能产生的物理效应、电性能的变化以及电极结构的磨损等问题；
4.根据PIC模拟模型的结果，建立各种不同实验参数的模拟集合，分析不同实验参数的影响，评估不同情况下霍尔推力器的性能，优化它的设计和使用。
任务成果：
本次PIC模拟研究的成果包括：
1.建立全通道等离子体放电的PIC模拟模型，模拟不同实验参数下等离子体的物理性质和流场特性，得到全通道内等离子体的时间和空间分布规律；
2.探究等离子体与电极之间的相互作用，分析长期运行的物理效应、电性能的变化以及电极结构的磨损等问题；
3.建立各种不同实验参数的模拟集合，分析不同实验参数的影响，评估不同情况下霍尔推力器的性能，为优化其设计和使用提供重要的参考。
参考文献：
1.LiangShi,RuxinJia,etal.NumericalStudyoftheHallThrusterDischargeProducedbytheAnodeLayerandtheDischargeConductingPhenomenon[J].PlasmaScienceandTechnology,2016,vol.18,no.4.
2.ChenYang,HanWen,etal.SimulationofdischargeandanodelayerstructureinaHallthruster[J].Vacuum,2017,vol.146,pp.127-133.
3.J.C.Wang,Z.X.Li,etal.Three-dimensionalSimulationsofHigh-powerHallThrustersUsingHybridSimulationModel[J].ActaPhys.Sin,2018,vol.67,no.1.