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1、航空宇航科学与技术专业毕业论文航空宇航科学与技术专业毕业论文 精品论文精品论文 脉冲等离子体推脉冲等离子体推力器羽流数值模拟与实验研究力器羽流数值模拟与实验研究关键词：脉冲等离子体推力器关键词：脉冲等离子体推力器 电推进系统电推进系统 数值模拟数值模拟 羽流特性羽流特性摘要：脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争 力的电推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点， 可以广泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿、卫星编队飞行等 任务，是近年来微小卫星推进技术研究的热点和重要方向。 将 PPT 集成运用 到航天器上需要
2、掌握羽流特性与分布规律，评估羽流对航天器的潜在影响。本 文使用一种混合算法对 PPT 羽流进行了模拟，以直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte-Carlo，DSMC)方法模拟中性粒子的运动和碰撞，以粒子网格 法(Particle-in-Cell，PIC)模拟离子的运动，将电子模拟为无质量流体。模拟 结果与实验结果比较表明，算法有效合理，能够用于对 PPT 羽流进行预测和分 析。研究结果表明：放电过程中羽流不断膨胀加速，中性粒子以一个相对紧凑 的气团膨胀，而离子在轴线方向上会出现两个有着不同运动速度的高密度区域； 羽流场中存在大量由电荷交换碰撞产生的低速离子和高速的中性
3、粒子；离子和 中性粒子存在回流污染，受电场的影响，离子比中性粒子的膨胀区域大，而且 离子的回流速度大于中性粒子的回流速度。 阐述了朗缪尔探针诊断的基本原 理，讨论了使用朗缪尔单探针诊断 PPT 非稳态羽流的具体方法，设计了用于 PPT 羽流诊断的朗缪尔探针触发电路。使用四极杆质谱仪对 PPT 羽流的组成成 分进行了分析测量，结果表明羽流中存在 C、F、CF、CF2、CF3 和 CF4 等推进剂 烧蚀产物及羽流溅射物。采用高速摄影仪拍摄了 PPT 放电通道内的放电图像， 对图像进行分析显示，PPT 工作过程中存在滞后蒸发现象；正向电流放电阶段 产生的推力大于电流反向后的推力；羽流中的离子偏向阴极
4、喷出，推力器会产 生一个指向阳极的推力分量。正文内容正文内容脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争力 的电推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点， 可以广泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿、卫星编队飞行等 任务，是近年来微小卫星推进技术研究的热点和重要方向。 将 PPT 集成运用 到航天器上需要掌握羽流特性与分布规律，评估羽流对航天器的潜在影响。本 文使用一种混合算法对 PPT 羽流进行了模拟，以直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte-Carlo，DSMC)方法模拟中性粒子的运动和
5、碰撞，以粒子网格 法(Particle-in-Cell，PIC)模拟离子的运动，将电子模拟为无质量流体。模拟 结果与实验结果比较表明，算法有效合理，能够用于对 PPT 羽流进行预测和分 析。研究结果表明：放电过程中羽流不断膨胀加速，中性粒子以一个相对紧凑 的气团膨胀，而离子在轴线方向上会出现两个有着不同运动速度的高密度区域； 羽流场中存在大量由电荷交换碰撞产生的低速离子和高速的中性粒子；离子和 中性粒子存在回流污染，受电场的影响，离子比中性粒子的膨胀区域大，而且 离子的回流速度大于中性粒子的回流速度。 阐述了朗缪尔探针诊断的基本原 理，讨论了使用朗缪尔单探针诊断 PPT 非稳态羽流的具体方法，
6、设计了用于 PPT 羽流诊断的朗缪尔探针触发电路。使用四极杆质谱仪对 PPT 羽流的组成成 分进行了分析测量，结果表明羽流中存在 C、F、CF、CF2、CF3 和 CF4 等推进剂 烧蚀产物及羽流溅射物。采用高速摄影仪拍摄了 PPT 放电通道内的放电图像， 对图像进行分析显示，PPT 工作过程中存在滞后蒸发现象；正向电流放电阶段 产生的推力大于电流反向后的推力；羽流中的离子偏向阴极喷出，推力器会产 生一个指向阳极的推力分量。 脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争力的电 推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点，可以 广
7、泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿、卫星编队飞行等任务， 是近年来微小卫星推进技术研究的热点和重要方向。 将 PPT 集成运用到航天 器上需要掌握羽流特性与分布规律，评估羽流对航天器的潜在影响。本文使用 一种混合算法对 PPT 羽流进行了模拟，以直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte-Carlo，DSMC)方法模拟中性粒子的运动和碰撞，以粒子网格 法(Particle-in-Cell，PIC)模拟离子的运动，将电子模拟为无质量流体。模拟 结果与实验结果比较表明，算法有效合理，能够用于对 PPT 羽流进行预测和分 析。研究结果表明：放电过程中羽流不断膨胀加速
8、，中性粒子以一个相对紧凑 的气团膨胀，而离子在轴线方向上会出现两个有着不同运动速度的高密度区域； 羽流场中存在大量由电荷交换碰撞产生的低速离子和高速的中性粒子；离子和 中性粒子存在回流污染，受电场的影响，离子比中性粒子的膨胀区域大，而且 离子的回流速度大于中性粒子的回流速度。 阐述了朗缪尔探针诊断的基本原 理，讨论了使用朗缪尔单探针诊断 PPT 非稳态羽流的具体方法，设计了用于 PPT 羽流诊断的朗缪尔探针触发电路。使用四极杆质谱仪对 PPT 羽流的组成成 分进行了分析测量，结果表明羽流中存在 C、F、CF、CF2、CF3 和 CF4 等推进剂 烧蚀产物及羽流溅射物。采用高速摄影仪拍摄了 PP
9、T 放电通道内的放电图像， 对图像进行分析显示，PPT 工作过程中存在滞后蒸发现象；正向电流放电阶段 产生的推力大于电流反向后的推力；羽流中的离子偏向阴极喷出，推力器会产 生一个指向阳极的推力分量。脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争力的电 推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点，可以 广泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿、卫星编队飞行等任务， 是近年来微小卫星推进技术研究的热点和重要方向。 将 PPT 集成运用到航天 器上需要掌握羽流特性与分布规律，评估羽流对航天器的潜在影响。本文使用 一种混合算法对
10、PPT 羽流进行了模拟，以直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte-Carlo，DSMC)方法模拟中性粒子的运动和碰撞，以粒子网格 法(Particle-in-Cell，PIC)模拟离子的运动，将电子模拟为无质量流体。模拟 结果与实验结果比较表明，算法有效合理，能够用于对 PPT 羽流进行预测和分 析。研究结果表明：放电过程中羽流不断膨胀加速，中性粒子以一个相对紧凑 的气团膨胀，而离子在轴线方向上会出现两个有着不同运动速度的高密度区域； 羽流场中存在大量由电荷交换碰撞产生的低速离子和高速的中性粒子；离子和 中性粒子存在回流污染，受电场的影响，离子比中性粒子的膨胀区域大，
11、而且 离子的回流速度大于中性粒子的回流速度。 阐述了朗缪尔探针诊断的基本原 理，讨论了使用朗缪尔单探针诊断 PPT 非稳态羽流的具体方法，设计了用于 PPT 羽流诊断的朗缪尔探针触发电路。使用四极杆质谱仪对 PPT 羽流的组成成 分进行了分析测量，结果表明羽流中存在 C、F、CF、CF2、CF3 和 CF4 等推进剂 烧蚀产物及羽流溅射物。采用高速摄影仪拍摄了 PPT 放电通道内的放电图像， 对图像进行分析显示，PPT 工作过程中存在滞后蒸发现象；正向电流放电阶段 产生的推力大于电流反向后的推力；羽流中的离子偏向阴极喷出，推力器会产 生一个指向阳极的推力分量。 脉冲等离子体推力器(Pulsed
12、 Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争力的电 推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点，可以 广泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿、卫星编队飞行等任务， 是近年来微小卫星推进技术研究的热点和重要方向。 将 PPT 集成运用到航天 器上需要掌握羽流特性与分布规律，评估羽流对航天器的潜在影响。本文使用 一种混合算法对 PPT 羽流进行了模拟，以直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte-Carlo，DSMC)方法模拟中性粒子的运动和碰撞，以粒子网格 法(Particle-in-Cell，PIC)模拟离子的运动，将电子模拟为
13、无质量流体。模拟 结果与实验结果比较表明，算法有效合理，能够用于对 PPT 羽流进行预测和分 析。研究结果表明：放电过程中羽流不断膨胀加速，中性粒子以一个相对紧凑 的气团膨胀，而离子在轴线方向上会出现两个有着不同运动速度的高密度区域； 羽流场中存在大量由电荷交换碰撞产生的低速离子和高速的中性粒子；离子和 中性粒子存在回流污染，受电场的影响，离子比中性粒子的膨胀区域大，而且 离子的回流速度大于中性粒子的回流速度。 阐述了朗缪尔探针诊断的基本原 理，讨论了使用朗缪尔单探针诊断 PPT 非稳态羽流的具体方法，设计了用于 PPT 羽流诊断的朗缪尔探针触发电路。使用四极杆质谱仪对 PPT 羽流的组成成
14、分进行了分析测量，结果表明羽流中存在 C、F、CF、CF2、CF3 和 CF4 等推进剂 烧蚀产物及羽流溅射物。采用高速摄影仪拍摄了 PPT 放电通道内的放电图像， 对图像进行分析显示，PPT 工作过程中存在滞后蒸发现象；正向电流放电阶段 产生的推力大于电流反向后的推力；羽流中的离子偏向阴极喷出，推力器会产 生一个指向阳极的推力分量。 脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争力的电 推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点，可以广泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿、卫星编队飞行等任务， 是近年来微小卫星推进技术
15、研究的热点和重要方向。 将 PPT 集成运用到航天 器上需要掌握羽流特性与分布规律，评估羽流对航天器的潜在影响。本文使用 一种混合算法对 PPT 羽流进行了模拟，以直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte-Carlo，DSMC)方法模拟中性粒子的运动和碰撞，以粒子网格 法(Particle-in-Cell，PIC)模拟离子的运动，将电子模拟为无质量流体。模拟 结果与实验结果比较表明，算法有效合理，能够用于对 PPT 羽流进行预测和分 析。研究结果表明：放电过程中羽流不断膨胀加速，中性粒子以一个相对紧凑 的气团膨胀，而离子在轴线方向上会出现两个有着不同运动速度的高密度区域
16、； 羽流场中存在大量由电荷交换碰撞产生的低速离子和高速的中性粒子；离子和 中性粒子存在回流污染，受电场的影响，离子比中性粒子的膨胀区域大，而且 离子的回流速度大于中性粒子的回流速度。 阐述了朗缪尔探针诊断的基本原 理，讨论了使用朗缪尔单探针诊断 PPT 非稳态羽流的具体方法，设计了用于 PPT 羽流诊断的朗缪尔探针触发电路。使用四极杆质谱仪对 PPT 羽流的组成成 分进行了分析测量，结果表明羽流中存在 C、F、CF、CF2、CF3 和 CF4 等推进剂 烧蚀产物及羽流溅射物。采用高速摄影仪拍摄了 PPT 放电通道内的放电图像， 对图像进行分析显示，PPT 工作过程中存在滞后蒸发现象；正向电流放电阶段 产生的推力大于电流反向后的推力；羽流中的离子偏向阴极喷出，推力器会产 生一个指向阳极的推力分量。 脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)作为一种极具竞争力的电 推进系统，具有比冲高、功耗低、结构简单、重量轻、可靠性高等优点，可以 广泛应用于微小卫星的姿态控制、位置保
