霍尔(Hall)等离子体推进器鞘层特性对推进器的性能具有重要影响。针对Hall推进器鞘层区域建立物理模型,采用粒子模拟方法(PIC),通过求解泊松方程得到粒子位置产生的电场,确定边界条件,研究了不同磁感应强度和方向、不同推进工质和粒子权重对推进器鞘层电势及壁面二次电子发射系数的影响规律。结果表明:当磁感应强度为0.04T时,随着磁场方位角的增大,鞘层电势绝对值升高,壁面二次电子发射系数降低,变化量在10-3量级;磁场大小对鞘层电势及壁面二次电子发射系数影响较小;对于氩、氪和氙3种工质,鞘层电势和二次电子发射系数依次降低;而当粒子权重大于106时,等离子体鞘层振荡明显,推进器的稳定性降低。 霍尔推进器等离子体-电动数控滚圆机滚弧机张家港电动液压倒角机折弯机可见磁场方位角对鞘层电势的影响较校原因是虽然电子的Ｌａｒｍｏｒ半径（ｒｃ≈０．２５ｍｍ）小于模拟区域的径向宽度（ｒ≈０．３ｍｍ）本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com ，但是电子做回旋运动的直径大于模拟区域的径向宽度，故在模拟区域中电子的回旋效应较小，认为磁场方向对电子运动产生的影响较校图５（ｂ）为图５（ａ）中径向方向７λＤ～８λＤ的截图。由图５（ｂ），图６可知，随着磁场方位角的增大，鞘层电势绝对值升高，壁面二次电子发射系数降低，但变化量较校由于在模拟区域中，假设离子均匀分布，当磁场方向增大时，磁场轴向分量增大，对电子的束缚作用增大，从等离子体区域进入到鞘层区域的电子数量减少或者电子在轴向磁场的作用下改变原来的运动轨迹，减少了电子到达壁面的数量，增大了离子密度与电子密度的差值，使鞘层电势绝对值升高，壁面发射二次电子的系数降低。２．２磁场大小对鞘层特性的影响图７、图８表示磁场大小与鞘层电势和壁面二次图６磁场方向与壁面二次电子发射系数的关系电子发射系数变化的情况。由图９可知，Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ这３种推进工质对应的鞘层电势绝对值依次升高，二次电子发射系数依次降低。当鞘层壁面有二次电子发射时，鞘层电势的计算公式为［２０］ｅφＴｅ＝－ｌｎ（（１－γ）（Ｍ２πｍ）１／２）。（１０）式中：Ｍ为离子质量；ｍ为电子质量。由于Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ这３种推进工质电离后产生的离子质量依次增大，所以鞘层电势绝对值依次升高。从图１０中可以看出，对于Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ这３种推进工质，其对应的壁面二次电子发射系数依次降低。这是由于其鞘层电势绝对值依次升高，增大了电子到达壁面处的能量损耗，所以使壁面的二次电子发射系数降低。２．４不同粒子权重对鞘层特性的影响粒子权重表示每个仿真粒子代表的真实粒子数量。图１１为不同粒子权重下，壁面电势随时间的变化曲线。从图中可以看出，随着粒子权重的增大，鞘层振荡增强，数值结果稳定性降低。这是由于粒子权重增大，减少了仿真粒子的数量，对数值结果做统计平均时产生的误差较大。３结论１）在电子的回旋半径较大的情况下，磁场大小和方向对鞘层电势和壁面二次电子发射系数的影响较小，变化量在１０－３量级。２）对于Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ这３种工质，其产生的鞘层电势和二次电子发射系数依次降低，鞘层屏蔽等离子体的能力依次增强，减少了粒子与器壁间的碰撞作用，从而降低粒子对壁面的腐蚀效应。因此，采用Ｘｅ作为推进工质，不仅产生推力较大，而且可以提高推进器使用性能。３）由于粒子权重增大，模拟粒子个数减少，统计平均时产生误差较大，故随着粒子权重增大，统计结果的稳定霍尔推进器等离子体-电动数控滚圆机滚弧机张家港电动液压倒角机折弯机本文有公司网站全自动倒角机采集转载中国知网整理，http://www.daojiaoj.com