基于IFE-PIC和MCC方法的离子推进器加速栅极孔壁腐蚀机理仿真

Authors：王二蒙; 楚豫川; 曹勇; 李娟

Source：高电压技术, 2013, (07): 1763-1771.

• 离子推进器
• 加速栅极
• 孔壁
• 腐蚀
• 电荷交换
• 浸入式有限元与粒子模拟
• Monte Carlo碰撞 ion thruster
• accelerator grid
• aperture wall
• erosion
• charge-exchange
• immersed finite element particle-in-cell
• Monte Carlo collision

离子推进器的寿命直接影响航天器的使用年限,推进器加速栅极腐蚀是影响其寿命的主要因素。为了了解离子推进器加速栅极孔壁腐蚀机理,利用基于浸入式有限元与粒子模拟(IFE-PIC)结合法和Monte Carlo碰撞(MCC)方法的三维数值模拟程序,对离子运动、电荷交换(CEX)碰撞以及加速栅极腐蚀进行了模拟。研究结果表明,加速栅极电压的变化对加速栅极孔壁的腐蚀深度影响很小,屏栅极电压的变化会对加速栅极上游区域的CEX离子能量产生变化,影响加速栅极孔壁腐蚀;轰击加速栅极孔壁的CEX离子源自加速栅极上游、加速栅极孔内和加速栅极下游3个区域,并且源自加速栅极上游区域离子能量比源自加速栅极下游区域和加速栅极孔内离子能量大的多,加速栅极孔壁腐蚀主要由源自加速栅极上游的CEX离子对加速栅极孔壁撞击造成。

• Institution
  兰州空间技术物理研究所; 哈尔滨工业大学