發(fā)布時間：2024-06-03 06:09

　　基于Particle-in-Cell(PIC)的數(shù)值方法是研究霍爾推力器非常有效的手段,目前哈爾濱工業(yè)大學(xué)已經(jīng)搭建了相應(yīng)的數(shù)值模擬平臺。目前的PIC模型采用階梯狀網(wǎng)格近似逼近邊界,難以準(zhǔn)確地施加邊界條件,同時也會帶來一定的計算誤差。針對目前霍爾推力器幾何模型越來越復(fù)雜的發(fā)展趨勢,本課題通過生成與邊界完全貼合的非正交的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,建立非正交結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下的PIC模型,可以增強數(shù)值模擬平臺對復(fù)雜霍爾推力器的適應(yīng)能力。并利用新的數(shù)值模擬平臺模擬直通道霍爾推力器和漸擴通道霍爾推力器,驗證其效果。首先,研究了非正交結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下的PIC模型的關(guān)鍵技術(shù)。從粒子著手,首先描述了模擬初始化時如何引入或者布置粒子,接著介紹了如何在非正交結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下如何將網(wǎng)格節(jié)點上的電磁場值分配到粒子上。粒子在電磁場的作用下開始運動,當(dāng)其移動到一個新的位置之后,為了將電荷分配到網(wǎng)格節(jié)點上,必須確定粒子的網(wǎng)格,采用前面所講的插值格式,對粒子進(jìn)行定位。粒子在運動過程中也有可能發(fā)生碰撞,經(jīng)過對平均自由程的分析,本文只考慮電子與原子之間的激發(fā)、彈性和電離碰撞。最后,為了減小計算量,采用了巨粒子的方法,但是原子密度與等離子密度還是相差...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1三種向量分解方法

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-8-將控制面的法向量分解為兩部分：(1-2)其中沿t的方向,向量分解方法有許多種。如圖1-1所示，目前主要有以下三種方法：（a）最低校正方法,向量與正交。（b）正交校正法，向量與的模相同。（c）過度松弛法，向量與正交。向量分解過后就可以將擴散通量分....

圖1-2非正交相鄰網(wǎng)格

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-9-垂線的交點作為虛擬點，然而這種方法卻有一個缺點，對于一般的多邊形定義交點的位置比較困難。Ferziger和Peric提出了一種新的選擇，可以很容易地避免上述困難[36]。虛擬點的位置對應(yīng)于控制體中心在控制面中垂線上的正交投影。如圖1-2所示，P....

圖2-1PIC模擬流程示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-11-第2章非正交結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下的PIC模型哈爾濱工業(yè)大學(xué)現(xiàn)在的Particle-in-Cell數(shù)值計算平臺[44]由我們研究團(tuán)隊自主開發(fā)，并經(jīng)過了十多年的使用和優(yōu)化。利用該程序已經(jīng)在各種構(gòu)型霍爾推力器以及會切場位形推力器的基礎(chǔ)研究方面取得了大量的研....

圖2-2單位正方形的權(quán)重觀察圖2-2可知，面積，，，分別與權(quán)重，，，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-13-圖2-2單位正方形的權(quán)重觀察圖2-2可知，面積，，，分別與權(quán)重，，，相對應(yīng)。所以這種方法稱為面積權(quán)重法。面積權(quán)重法有以下幾個特點：(1)一些物理量例如電荷或者動量保持守恒。其中，，，滿足：00010203ij()(2)對于一個雙線性函數(shù)fhh....

本文編號：3988293