【摘 要】
：
脉冲等离子体推力器（PPT）依靠其脉冲羽流产生冲量脉冲,由于羽流的放电产生过程固有一定的随机性,导致其脉冲冲量的大小具有一定起伏,冲量的起伏会导致推力器的作用效果准确性的降低,影响航天任务的控制精度。脉冲羽流的起伏是多种因素导致的,其中火花塞是点火启动装置,其放电羽流为PPT主放电提供初始等离子体源。由于火花塞的脉冲羽流也具有放电随机性,其工作参数会直接影响到主放电及羽流的重复性及推力器寿命。目前
论文部分内容阅读
脉冲等离子体推力器（PPT）依靠其脉冲羽流产生冲量脉冲,由于羽流的放电产生过程固有一定的随机性,导致其脉冲冲量的大小具有一定起伏,冲量的起伏会导致推力器的作用效果准确性的降低,影响航天任务的控制精度。脉冲羽流的起伏是多种因素导致的,其中火花塞是点火启动装置,其放电羽流为PPT主放电提供初始等离子体源。由于火花塞的脉冲羽流也具有放电随机性,其工作参数会直接影响到主放电及羽流的重复性及推力器寿命。目前国内外针对火花塞的研究主要集中在电极构型、电极材料、以及寿命测试等工艺研究方面,对于火花塞脉冲放电羽流随机性的诊断评价还不够,羽流随机性的评价手段也非常有限。羽流速度、电子温度、电子密度是羽流等离子体的基本参数,这些状态参数的时空分布能够较为全面表征脉冲羽流的时间、空间演化行为。本文采用Langmuir静电探针,设计了可进行火花塞羽流电子温度和密度、速度跟踪测量的诊断方案。通过对上述三个羽流参数的评价,以表征火花塞羽流等离子体的随机性。飞行时间技术（TOF）是脉冲羽流速度测量的常用方法,本文利用相隔一定距离的两组静电双探针设计了TOF羽流速度测量系统,针对火花塞脉冲羽流,深入研究该系统的不同工作模式,并用于火花塞羽流速度随机性评价,验证了该测速系统能够作为脉冲羽流速度测量和随机性评价的技术手段。结果表明,双探针导通模式信号微弱且易受干扰,导致对羽流飞行时间测量不可靠。双探针的击穿模式可以利用正偏压和负偏压实现,施加正电压时,探针击穿电压低,击穿时刻较稳定;施加负电压时,击穿电压高,击穿不够稳定,击穿时刻起伏大。提高负驱动电压,可以稳定击穿行为,使击穿时刻趋于稳定。无论正、负电压驱动,击穿模式下测量得到的羽流多脉冲平均速度一致,但是正电压驱动的测量结果离散性明显较小。本文还开展了以下验证研究:（1）采用正电压击穿模式,通过改变飞行距离（分别为1 cm、2 cm、3 cm）和火花塞能量（20 m J、35m J、50 m J）研究了飞行距离和点火能量对羽流速度的影响,结果显示飞行距离为2 cm和3 cm时测到的羽流速度较为接近,飞行距离1 cm的测量结果显示飞行距离短会导致飞行时间测量误差增大。（2）采用正电压击穿模式,选取飞行距离为2 cm,火花塞能量为35 m J,开展30次羽流脉冲实验测量,对测得的P1、P2探针击穿时刻分布进行拟合,分析得到了飞行时间分布宽度为0.26μs,而探针击穿时刻的分布宽度为0.064μs,可见探针击穿的随机性远小于飞行时间的随机性,即TOF探针的击穿随机性对飞行速度起伏的测量影响很小,羽流自身的随机性是导致飞行速度随机性的主要原因。因此,正电压驱动的击穿模式双探针TOF方案可以作为脉冲放电羽流速度及其随机性的测量手段。由位置重合的两组双探针构成的静电三探针,是跟踪等离子体基本参数的时间演化行为的有效手段。尤其对于短脉冲放电等离子体,三探针具有足够高的时间响应性能,能够快速实时跟踪等离子体状态参数。本文设计了电流型三探针电路,并对火花塞羽流电子温度、电子密度的跟踪测量。通过跟踪记录收集探针P2、P3上的电流、以及它们与参考探针P1的电位差,计算得到了电子密度和温度演化结果表明,电子密度的演化与火花塞放电电流几乎呈正比例相关,而电子温度的时间演化幅度明显小于电子密度,所测电子温度在2-5 e V之间,电子密度在1011-1012/cm3量级。固定火花塞的放电能量,改变三探针在羽流中的位置（离火花塞端面距离分别为2 cm、3 cm、4 cm）,结果表明羽流路径上不同位置的电子密度与距离负相关性。综上所述,电子密度呈现出与火花塞放电电流相似的时间演变行为,但电子密度的峰值出现在火花塞电流峰值之后,有滞后,而电子温度和羽流速度则与火花塞的电流波形关联性不高。火花塞脉冲放电的电流波形虽然能体现电子密度的演化和起伏,但不能反映电子温度和羽流速度的起伏。综合利用基于两组双探针构成的TOF探针和静电三探针可以跟踪表征羽流脉冲的三个基本状态参数的随机性。
其他文献
追肥是保证果树正常生长发育、改善果实品质的主要手段。探讨分次追肥对桃果实品质的影响,能够为合理追肥提供依据。以桃品种‘霞晖8号’和‘霞脆’为试材,在等量追施氮磷钾复合肥条件下,设置一次追肥、二次追肥、三次追肥3个处理,采收成熟期果实,测定品质指标。结果表明:不同追肥次数对2个桃品种的单果重无显著影响。二次追肥条件下, 2个桃品种的去皮硬度、可溶性固形物含量均显著高于一次追肥;山梨醇和总糖含量显著升
大气压等离子体射流由于具有不受放电间隙尺寸的限制,产生活性物种密度高等独特优势,在生物医学、材料处理、环境工程等领域有着十分广泛的应用前景。大气压射流等离子体源是一个多参数系统,放电装置结构、驱动电压类型、工作气体种类、及传播环境等任何一个条件的变化都会影响射流的行为。尽管目前已经对大气压等离子体射流进行了多方面的研究,但为了满足各种复杂的应用需求,探究不同条件下等离子体射流的性质,优化和控制射流
当重复脉冲放电所施加脉冲电压的持续时间为纳秒和亚微秒量级时,将脉冲源的能量最大限度地转移到等离子体负载就会变的尤为困难,提高脉冲源与反应器阻抗匹配度是有效进行能源转换的关键。此外,在良好匹配的情况下,进一步提高放电能量利用率及等离子体化学活性也是至关重要。为此,本文开发了一种磁场辅助直流叠加纳秒脉冲流光放电系统,系统地研究了其放电特性、流光传播行为、活性粒子产生等等离子体物理化学特性,并分析了其作
在经济社会发展过程中,如何巩固脱贫攻坚战所取得的成果,进一步实施乡村振兴战略就成为地区今后发展的重点,也是完善基层农村系统的必由之路。本文结合实际,立足于乡村振兴战略的具体实施情况,对如何巩固脱贫攻坚所取得的成果提出了相应建议。
近年来,作为非热平衡等离子体放电技术,大气压等离子体射流（Atmospheric Pressure Plasma Jets,即APPJs）受到国内外学者的广泛关注。该等离子体打破了传统狭小放电空间的局限,不再像传统的等离子体放电那样依赖真空腔室;放电产生的等离子体接近室温,可用于温度敏感材料的处理;这种放电技术可以使得放电区域与处理区域分离,且具有高稳定性。等离子体射流在生物医学、表面处理等领域具
自从17世纪荷兰物理学家Christianan Huyghens在钟摆实验中发现同步现象以来,经典同步现象受到了人们的广泛关注和研究。同步现象在物理学、生物学、控制科学等领域有着重要的应用价值。另一方面,随着量子力学理论的诞生与发展,人们对微观体系的理解与认识愈加完善。人们发现在量子系统中也存在同步现象,随着研究的不断深入,人们对量子同步现象的认识越来越清晰。目前绝大多数量子同步研究都针对少体系统
本文基于半经典动力学模型,对能量为Me V运动的带电粒子分别与单壁、双壁和三壁碳纳米管的相互作用过程进行模拟。研究了带电粒子分别和单壁、双壁碳纳米管相互作用时产生的尾流效应,以及单壁、双壁和三壁碳纳米管的集体激发效应对入射离子产生自能和阻止本领的影响情况。另外,采用Thomas-Fermi-Moliere的连续势模型描述碳纳米管管壁上的碳原子对带电粒子的排斥作用,通过计算牛顿运动方程得到入射带电粒
存在于海洋内部的内孤立波,发生范围较为广泛,其波幅大、非线性强,是一种灾害性的海洋环境因素。卫星遥感和现场观测都表明,在内孤立波频发的海域,内孤立波相互作用是海洋中的常见现象,其中内孤立波直面碰撞和追赶,分别是内孤立波的“弱”、“强”相互作用的特例。本文基于势流理论,运用边界元法,在实现表面孤立波传播和相互作用的基础上,在两层强分层理想流体中对内孤立波的传播、直面碰撞和追赶进行了数值模拟。首先利用
解决具有大变形或大位移的三维流固耦合问题一直是研究的热点与难点之一。浸没光滑点插值方法（IS-PIM）通过引入虚拟流体,将流体域与固体域完全分开;流体域与固体域分别采用欧拉网格、拉格朗日网格进行离散划分,并分别采用发展比较成熟的半隐式特征分离算法与光滑点插值方法进行数值计算求解,从而避免了网格重构的问题;采用灵活度较高且可以自动剖分的三角形或四面体单元,缩短了前处理的时间,进一步提高了IS-PIM
在本篇论文中,我们选择建立（x,y）直角坐标系处理方形储罐中分层液体的二维晃荡问题,建立（r,θ,z）柱坐标系处理圆柱储罐中分层液体的三维晃荡问题。我们所解决的主要问题为:当考虑Brunt-Vaisala频率N为慢变函数时,采用WKB法求解描述分层液体晃荡特征的控制方程组。方程组通过线性化处理、拉普拉斯变换、级数展开等手段最终变为一个变系数的二阶非齐次ODE边值问题。我们通过非线性变换将二阶变系数