离子旋转流对 Hall 推力器方位不稳定性的影响：二维 PIC 仿真
等离子体物理
2025-08-29 v1
摘要
以往的实验研究发现，中性气体的旋转流（方向与电子 Hall 扩散相反）比相同方向的旋转流可获得更好的实验结果。在 Hall 推力器中，影响运行状态的核心因素是电子横向传输，其中方位不稳定性是关键机制。中性气体的旋转流可能通过改变离子的初始方位速度来影响不稳定性，这此前尚未受到调查。因此，为研究离子旋转流不同大小和方向对方位不稳定性的影响，本文基于两个基准粒子积木 (PIC) 案例——方位-轴向和方位-径向——进行了仿真。结果表明，离子旋转流速度可能使电子离子共振漂移不稳定性和修正的双流不稳定性之间的耦合特征变得更为复杂，尤其是在加入反向旋转流时。在一般情况下，共向和反向离子旋转流都被观察到会抑制方位不稳定性，这导致轴向电子迁移率下降。离子旋转流为 1%（相对于电子漂移）将导致因方位不稳定性而引起的电子迁移率变化约 10%，而反向离子旋转流导致的电子迁移率下降大于共向情况。在此外，还进行了详细的谱分析，以研究 ECDI、MTSI 与共振波-波相互作用之间的关系。
引用
@article{arxiv.2504.19712,
title = {The effect of ion rotational flow on Hall thruster azimuthal instability via two dimensional PIC simulations},
author = {Zhijun Zhou and Lihuan Xie and Xin Luo and Yinjian Zhao and Daren Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19712},
year = {2025}
}