پدیده شناسی عددی جریان پلاسما در مجاورت الکترودهای یک رانشگر پلاسمایی مغناطیسی

Abstract

به منظور شبیه­سازی جریان پلاسما در یک رانشگر با دبی جرمی ورودی 4 و جریان تخلیه الکتریکی 16، معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی به همراه مدل افت ولتاژ آند حل شده­اند. در این مدل جریان پلاسما در ناحیه غلاف آند از نوع بدون برخورد و غیرمغناطیسی در نظر گرفته شده است. تحت این شرایط با تعیین چگالی یون­ها و الکترون­ها و گسسته­سازی معادلۀ پواسون، مقادیر افت ولتاژ در امتداد دیواره آند به دست آمده­اند. شبیه­سازی عددی توانست به طور کمّی و کیفی پدیده­هایی همچون جریان داخلی پرچگال، جت­های سه گانه و ناحیۀ داغ را در مجاورت الکترود کاتد سازگار با نتایج تجربی نمایان سازد. همچنین، مکانیزم شتابگیری جریان خروجی برای اولین بار بر اساس مفهوم نازل مجازی و پدیده جت کاتد تحلیل شده است. مقادیر دمای بیشینه و نیروی پیشران در مقایسه با سایر داده­های عددی و تجربی با خطای کمتر از 5/3% پیش­بینی شده­اند. به علاوه، مشخصه­های الکتریکی پلاسما در نزدیکی الکترود آند از جمله رابطۀ معکوس بین افت ولتاژ و چگالی جریان الکتریکی مطابق با نتایج تجربی به دست آمده­اند.