20cm离子推力器放电室流场计算模拟

摘要

为了优化20 cm离子推力器放电室内部推进剂供气方式,研究了在不发生气体放电时,推力器阳极和主阴极供气接口处的流体速度和压强,并以此开展推力器放电室内部的流场计算.结果表明:采用单阳极供气管方式,阳极出口处压强为4～158 Pa,气流出口速度为0.1～47m/s;阴极小孔出口处的压强约为33.1Pa,出口速度约为12m/s;考虑真空系统的返流作用时,单阳极供气管方式下放电室内部压强为0.001～0.4Pa,大部分区域Xe原子数密度为(0.2～3)×1018/m3,在靠近栅极的部分区域数密度达到9×10”/m3左右;在增加阳极组件的供气管数量后,阳极的气体出口速度为18～40m/s,放电室压强为0.03～0.1 Pa,大部分区域Xe原子数密度为(0.72～2.4)×1019/m3,靠近阳极与主阴极进气端的小部分区域原子数密度约2×1017/m3,且放电室内部原子密度整体分布较为均匀.