离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真

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离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真

更新时间：2025-12-08

- 离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真
- Vol. 40, Issue 10, Pages: 3012-3017(2014)
- 作者机构：
  
  西北工业大学固体火箭发动机燃烧、热结构与内流场国防科技重点实验室2. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室3. 中国航天科工集团第九总体设计部
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.2014.10.010
  CLC： V439.2
- Published：2014
- 稿件说明：
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[1]陈茂林,夏广庆,杨正岩,张斌,徐宗琦,毛根旺.离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真[J].高电压技术,2014,40(10):3012-3017.

陈茂林, 夏广庆, 杨正岩, et al. 离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真[J]. 2014, 40(10): 3012-3017.
[1]陈茂林,夏广庆,杨正岩,张斌,徐宗琦,毛根旺.离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真[J].高电压技术,2014,40(10):3012-3017. DOI： 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.10.010.

陈茂林, 夏广庆, 杨正岩, et al. 离子推力器三栅极系统的3维PIC仿真[J]. 2014, 40(10): 3012-3017. DOI： 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.10.010.

为优化离子推力器中栅极系统设计

采用三维粒子云网格（PIC）仿真方法对三栅极系统等离子体输运过程进行了仿真

并与两栅极仿真结果进行对比

分析了三栅极特有的减速栅对栅极系统内束流分布、电子返流阀值、截止电流和交叉电流阀值、离子通过率和发散角损失等参数的影响。研究结果表明减速栅的主要作用包括:对离子通过率无影响

对截止电流影响不明显

但可大幅减弱甚至消除交叉电流限制问题;对加速栅腐蚀有明显的抑制作用

工作区间内的加速栅电流降低50%;增强了下游区域的径向电场

部分离子会偏离主束流区域

导致发散角损失增大;可改善加速栅孔附近电势分布

对电子返流阀值影响明显

对于14 A的束电流

仅需-60-50 V的负偏压便可实现对电子返流的抑制。

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