确立空心阴极分析中从动力学建模过渡到流体建模的准则
等离子体物理
2024-11-01 v1
摘要
在这项研究中，我们对空心阴极进行了 2D3V 粒子模拟（Particle-In-Cell），模拟范围涵盖通道和羽流区域，重点关注等离子体开关应用。空心阴极通道中的等离子体可能表现出动力学效应，这取决于从插入件发射的电子通过库仑碰撞热化的速度。确定等离子体是在流体还是动力学状态下运行的准则如下：当库仑碰撞发生的速率远高于电离或激发事件时，电子能量分布函数会弛豫到麦克斯韦分布，通道内的等离子体可以用流体模型描述。相反，如果非弹性过程快得多，那么通道中的电子能量分布函数会表现出显著的高能尾部，此时需要进行动力学处理。将此准则应用于文献中的其他类型空心阴极，结果表明流体方法适用于大多数电推进应用，而动力学处理对于等离子体开关可能是必要的。此外，动量平衡表明，扩散方程足以预测等离子体羽流膨胀，这是设计用于等离子体开关应用的空心阴极的关键输入。
引用
@article{arxiv.2404.08848,
title = {Establishing Criteria for the Transition from Kinetic to Fluid Modeling in Hollow Cathode Analysis},
author = {Willca Villafana and Andrew T. Powis and Sarveshwar Sharma and Igor D. Kaganovich and Alexander V. Khrabrov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.08848},
year = {2024}
}