1 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024
2 大连理工大学 航空航天学院, 大连 116024
3 西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室, 西安 710072
建立了螺旋波等离子体推进器中双层等离子体形成过程的一维全粒子PIC模型,讨论了放电过程中电子加热模型和等离子体膨胀模型,计算了不同条件下螺旋波等离子体推进器中双层等离子体的分布。结果表明：采用氩气工质,在射频电流90 A/m2和工作压强0.05~0.15 Pa的条件下,可产生双层等离子体,其密度为1.3×1015~2.8×1015 m-3,双层电势降为10~30 V,可加速氩离子束流,喷射速度为3~12 km/s,双层加速效应对推进器的性能具有一定影响。
电推进 螺旋波等离子体 双层等离子体 等离子体模拟 PIC模拟 electric propulsion helicon plasma double-layer plasma plasma simulation PIC simulation
1 西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室, 西安 710072
2 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 辽宁 大连 116024
Kr是新型低成本离子推力器的优选工质之一.采用三维PIC粒子模拟方法对Kr等离子体在栅极系统中的输运过程进行仿真,并与Xe工质仿真结果进行对比,分析工质类型对束流分布、离子通过率、发散角损失和推力等参数特性和分布的影响.结果表明:相比于Xe工质,Kr工质条件下,屏栅上游鞘层区域更大,屏栅离子通过率略有上升;Kr+在加速栅孔轴向速度较大,径向位移小,撞击加速栅几率小,加速栅电流相对较小;Kr工质和Xe工质的发散角损失相当,但Kr工质工作电流区域更高;相比于Xe工质,相同功率条件下Kr工质的推力值约降低20%.
离子推力器 栅极系统 等离子体模拟 氪 束流 ion thruster optics system plasma simulation PIC PIC Kr beam 强激光与粒子束
2015, 27(7): 074005
西北工业大学 燃烧、流动和热结构国家级重点实验室, 西安 710072
分析了电子的准中性假设、玻耳兹曼分布假设、粒子模型在电推力器流动模拟中的适用性和优劣性，提出了一种新的电子处理方法——电子漂移扩散近似，采用该方法模拟了离子发动机栅极光学系统等离子体运动过程。结果表明:该方法得出的电势分布、离子相空间分布及电子数密度分布与经典的电子玻耳兹曼分布假设处理方法计算结果一致，验证了该方法可以很好地应用于电推力器栅极光学系统模拟。
电推力器 粒子模拟 漂移扩散近似 栅极光学系统 electric thruster particle model drift-diffusion approximation grid optical system
为更好地理解放电腔内等离子体物理机制, 对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究, 其中初始电子采用粒子模拟的方法处理, 二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明：所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究;模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合;磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用, 有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率;二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。
放电腔 离子推力器 漂移-扩散 粒子 磁场 discharge chamber ion thruster drift-diffusion particle magnetic field 强激光与粒子束
2010, 22(12): 3020
采用时域有限差分法计算了不同特性电推力器等离子体喷流对不同频率通讯电磁波的衰减系数, 采用空间透射波法进行了微波等离子体推力器喷流对C波段电磁波衰减的地面测试实验。理论计算和实验诊断结果表明: 电推力器等离子体喷流对电磁波的衰减系数随着电磁波频率的升高逐渐减小, 随着喷流等离子体频率的升高近似线性增大, 随着喷流等离子体碰撞频率的增大呈先增大后减小的趋势；当喷流中等离子体数密度为0.9×1016~1.8×1016 m-3时, C波段电磁波的衰减系数为1.5~6.0 dB, 电推力器等离子体喷流对通讯信号的衰减效应不可忽略。
电推力器 等离子体 电磁波 衰减 electric thruster plasma electromagnetic wave attenuation
1 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部 航空航天学院, 大连 116024
2 西北工业大学 航天学院, 西安 710072
微空心阴极放电推力器是一种新颖的电热式微推力器, 利用纳卫星提供的1～10 W的功率可提高微推进装置的性能。为了预示该推力器的性能, 结合实验中测量的气体温度值和火箭发动机原理, 初步计算得出微放电推力器的推力范围为几十至上千μN, 以氩气为工质比冲量级为600～1 000 N·s/kg, 以氦气为工质比冲量级为3 000 N·s/kg。研究结果表明, 微空心阴极放电较小的尺寸结构与强烈并可控的气体加热相结合, 可以开发应用在电热式微放电推进中, 作为微小卫星, 尤其是纳卫星和皮卫星的动力系统。
电推进 纳卫星推进 微推力器 微空心阴极放电 electric propulsion nano-satellite propulsion microthruster microhollow cathode discharge
采用粒子网格单元和蒙特卡罗碰撞方法,建立了离子推力器羽流场的2维轴对称模型,对其特性进行了数值模拟,并将模拟结果与实验测量数据进行了对比分析。研究结果表明:数值模拟结果与实验测量值基本一致,模型可以很好地评估离子推力器的羽流特性;返流区离子数密度达到1014 m-3量级,会对航天器表面产生污染;背压对束流区域外电荷交换离子影响较为显著,不可忽略。
离子推力器 羽流 粒子网格单元 蒙特卡罗碰撞 电荷交换 返流区 ion thruster plume particle-in-cell Monte Carlo collision charge exchange backflow region
上海交通大学计算机科学与工程系,上海,200030
提出在长期视频监控系统中采用背景差进行运动目标提取时算法所要满足的基本要求,并提出了一种能够满足这些要求的背景差方法.该方法用色度、亮度空间的多个分布模型来建立背景模型,描述彩色视频图像的背景像素点及其统计特性,在对背景模型更新时将均值、方差的更新速率和多个模型的更替速率分开.对像素值属于多个分布模型的情况,用最小相似距离确定要更新的模型.该方法利用提取的前景像素点信息反馈以检测光强的突变,利用亮度信息消除运动目标的阴影.实验证明该方法很好的满足了长期视频监控系统的要求.
背景差 背景模型 视频监控 目标跟踪. background subtraction background model video surveillance object tracking.
