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霍尔推力器壁面腐蚀形貌演化结构稳定性研究

作　者: 何琳琳
导　师: 于达仁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 霍尔推力器 器壁腐蚀 结构稳定性 反常腐蚀
分类号: V439.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
引　用: 1次
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内容摘要


霍尔推力器的器壁腐蚀是制约推力器的寿命的主要因素。本文将围绕霍尔推力器器壁腐蚀主要现象中蕴含的机理进行分析与研究,对霍尔推力器器壁腐蚀进行理论研究,分析器壁腐蚀的阶段性特性,为霍尔推力器器壁腐蚀机理提供理论依据。首先对霍尔推力器壁面腐蚀形貌演化结构稳定性的研究思路以及研究方法进行一个较为详尽的阐述。首先把霍尔推力器壁面腐蚀形成的形貌的现象进行一个较为全面的阐述,为下面研究机理打下基础;其次阐述一下器壁腐蚀热点研究问题的研究动态和主要观点,尤其是目前还没有定论的反常腐蚀形成机理的各种观点,并对各种观点的合理性进行分析;最后运用类比的方法提出运用结构稳定性的观点来分析霍尔推力器的器壁腐蚀机理。其次主要针对霍尔推力器器壁腐蚀的阶段特性进行研究。首先,计算霍尔推力器轴向壁面演化过程,分析轴向的小坑的演化过程,分析小坑的存在性;其次通过计算分析理想离子入射条件下的周向矩形沟槽的壁面演化结果,分析影响壁面演化的因素的重要性;然后基于PIC粒子模拟得出的参数模拟周向矩形沟槽的壁面演化结果;通过轴向和周向的计算结果统计出腐蚀速率,分析霍尔推力器器壁腐蚀的阶段特性。接着针对霍尔推力器器壁腐蚀周向形貌演化的正反馈机制进行理论分析研究。提出反常腐蚀形成的基础是愈演愈烈的正反馈机制。最后针对形成反常腐蚀部分基本形态进行机理分析。直观的可以观察到反常腐蚀形成的沟是越来越深的,并且与轴向存在一个夹角,针对这些现象进行机理分析。通过分析离子参数的分布来分析产生这种现象的原因。进一步通过上述的计算与分析,得到离子周向避让特性及角特性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-18
  1.1 课题的背景及研究意义  7-12
    1.1.1 课题来源  7
    1.1.2 研究背景及意义  7-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 轴向腐蚀形貌演化及其机理研究现状  12-14
    1.2.2 周向腐蚀及其机理研究现状  14-16
  1.3 本文的主要研究内容  16-18
第2章 霍尔推力器壁面演化结构稳定性研究思路及研究方法  18-37
  2.1 霍尔推力器器壁腐蚀形貌的主要特点  18-20
    2.1.1 减速腐蚀特点概述  18-19
    2.1.2 反常腐蚀的特点概述  19-20
  2.2 当前针对反常腐蚀机理的主要观点的合理性分析  20-23
  2.3 结构稳定性研究思路的引出  23-27
    2.3.1 沙丘的结构稳定性研究方法  23-26
    2.3.2 结构稳定性的猜想的引出  26-27
  2.4 霍尔推力器壁面腐蚀形貌演化的研究方法  27-35
    2.4.1 霍尔推力器通道内部等离子体参数的模拟方法  27-29
    2.4.2 霍尔推力器器壁溅射腐蚀的计算方法  29-33
    2.4.3 本文主要计算模型及处理方法  33-35
  2.5 本章小结  35-37
第3章 霍尔推力器腐蚀阶段性特性  37-58
  3.1 轴向宏观形貌条件下的器壁腐蚀演化过程  37-41
  3.2 均一离子入射条件下的周向沟槽的腐蚀演化过程及分析  41-43
  3.3 影响壁面形貌演化的因素分析  43-51
    3.3.1 轰击壁面的离子的能量分布的影响  43-46
    3.3.2 轰击壁面的离子的平均通量分布的影响  46-49
    3.3.3 离子入射角度分布的影响  49-51
  3.4 基于PIC 模拟参数的周向矩形沟槽的腐蚀结果分析  51-52
  3.5 减速腐蚀与反常腐蚀的阶段特性  52-56
  3.6 本章小节  56-58
第4章 霍尔推力器中的周向器壁腐蚀机理分析  58-71
  4.1 霍尔推力器中的周向器壁腐蚀的正反馈机制  58-63
    4.1.1 霍尔推力器周向矩形沟槽的鞘层  58-60
    4.1.2 霍尔推力器中的周向器壁腐蚀的正反馈机制  60-63
  4.2 反常腐蚀轴向形态的机理分析  63-69
    4.2.1 反常腐蚀沟沿轴向越来越深的机理分析  63-66
    4.2.2 反常腐蚀沿轴向的倾斜  66-67
    4.2.3 反常腐蚀的轴向避让及角度特性研究  67-69
  4.3 本章小节  69-71
结论  71-73
参考文献  73-78
攻读学位期间发表的学术论文  78-80
致谢  80

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 推进系统（发动机、推进器） > 特种发动机 > 等离子发动机
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