增强一维粒子模拟以自洽求解霍尔推力器中不稳定性诱导的电子输运
等离子体物理
2022-06-10 v2
摘要
高功率霍尔推力器的出现以及对其作为各种任务主推进系统日益增长的兴趣，为该项推力器技术的自洽预测建模工作带来了新的推动。在本文中，我们提出了一种新方法，该方法能够增强一维粒子模拟（PIC）的预测能力，以自洽地捕捉霍尔推力器中由方位角不稳定性引起的波致电子输运。由此方法产生的所谓“伪二维”PIC方案在多种运行条件下进行了广泛测试。结果针对时间平均等离子体参数的轴向分布、方位角电场涨落及其色散特征，以及电子方位角动量方程中各力项对方 cross-field 迁移率的贡献，与一个成熟的二维三维速度（2D3V）轴向-方位角参考算例进行了比较。我们已经证明，伪二维PIC对上述各方面的预测在几乎所有条件下都与全二维模拟的结果非常接近。此外，详细评估了伪二维模拟结果对与我们方法相关的数值参数的敏感性。这些分析的结果为进一步完善该方法指明了下一步方向。
引用
@article{arxiv.2203.04742,
title = {Enhancing one-dimensional particle-in-cell simulations to self-consistently resolve instability-induced electron transport in Hall thrusters},
author = {Farbod Faraji and Maryam Reza and Aaron Knoll},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.04742},
year = {2022}
}
备注
21 pages, 18 figures