Расчёт параметров двигателя
3.1 Исходные данные для расчёта двигателя
3.2 Расчёт основных параметров плазмы
3.2.2 Скорость ионов Подставим значение напряжения разряда U=300 В в формулу (74):
3.2.3 Температура ионов. Для двигателей СПД при U=300 характерная температура ионов составляет
3.2.4 Температура электронов. Для расчёта температуры электронов воспользуемся формулой (75). Для нитрида бора при а=0.141 b=0.567 Г=0.564
Подставим данные значения в формулу (75):
3.2.5 Скорость электронов Подставим значение температуры электронов
3.2.5 Скорость нейтральных частиц Подставим значение температуры анода
3.2.6 Основные геометрические параметры
Рис. 26 Геометрические параметры СПД
3.2.6.1 Толщина кромок изолятора. Подставим значение среднего диаметра D=0.1 м в формулу (78.1):
3.2.6.2 Ширина канала Подставим значение среднего диаметра D=0.1 м в формулу (77.2):
3.2.6.3 Длина канала Подставим значение среднего диаметра D=0.1 м в формулу (77.3):
3.2.6.3 Наружний диаметр Подставим значение среднего диаметра D=0.1 м в формулу (77.4):
3.2.6.4 Внутренний диаметр Подставим значение среднего диаметра D=0.1 м в формулу (77.5):
3.2.7 Площадь сечения кольцевого зазора ускорителя Подставим значение среднего диаметра D=0.1 м в формулу (79):
3.2.8 Ток нейтральных частиц Подставим значение расхода
3.2.9 Плотность тока нейтральных частиц Подставим значение площади сечения кольцевого зазора ускорителя
3.2.10 Концентрация частиц
3.2.10.1 Концентрация нейтральных частиц Подставим значение площади сечения кольцевого зазора ускорителя
3.2.10.2 Концентрация электронов Примем вероятность ионизации Р=0.5. Подставим значение скорости ионов
3.2.10.3 Концентрация ионов С учётом квазинейтральности плазмы
3.2.11 Удельный импульс Подставим значение скорости ионов
3.2.12 Мощность струи
3.3 Расчёт сечений
3.3.1 Кулоновское сечение электрон-электронного столкновения Подставим значение температуры электронов
3.3.2 Кулоновское сечение электрон-ионного столкновения Подставим скорости электронов
3.3.3 Кулоновское сечение ион-ионного столкновения Подставим значение температуры электронов
3.3.4 Столкновение ионов с нейтральными частицами. Поляризационное сечение. Подставим значение энергии иона
3.3.5 Сечение резонансной перезарядки Подставим значение скорости иона
3.3.6 Объёмная скорость сечения ионизации Для определения зависимости сечения ионизации от энергии электрона воспользуемся формулой (91), подобрав коэффициент
Рис. 27 График зависимости сечения ионизации ксенона от энергии электрона. 1-график экспериментальной зависимости, 2-график полученной зависимости при Энергия электрона
Вычислим объёмную скорость сечения ионизации по формуле (92.1), приняв, что все электроны подчиняются распределению Максвелла (92.1), нижний предел интегрирования соответствует скорости электрона
<v
<v
3.3.7 Объёмная скорость сечения рассеяния электронов на атомах ксенона Вычислим объёмную скорость сечения рассеяния электронов на атомах ксенона по формуле (93.1), приняв, что все электроны подчиняются распределению Максвелла (92.1):
<v <v
Зависимость сечения рассеяния электронов на атомах ксенона получена по экспериментальным данным, снятых с графика сечения рассеяния электронов на атомах ксенона ( Рис. 28). (См. приложение [23]).
Рис. 28 График зависимости сечения рассеяния электронов на атомах ксенона. Экспериментальные данные.
Рис. 29 График зависимости сечения рассеяния электронов на атомах ксенона. Полученные данные Из расчёта сечений можно сделать вывод о том, что объёмная скорость сечения рассеяния электронов на атомах ксенона <v
3.4 Определение частот соударений
3.4.1 Частота столкновений электронов с нейтралами Подставим концентрацию нейтралов в формулу (94):
3.4.2 Частота ионизации Подставим концентрацию нейтралов
3.4.3 Частота резонансной перезарядки Подставим концентрацию ионов
3.4.4 Частота столкновений электронов с электронами Подставим концентрацию электронов
3.4.4 Частота столкновений ионов с ионами Подставим концентрацию ионов
3.4.4 Частота столкновений ионов с нейтралами Подставим концентрацию нейтралов
3.4.4 Частота столкновений ионов с электронами Подставим концентрацию ионов
3.4.5 Определим суммарную частоту столкновений ионов
3.4.5 Определим суммарную частоту столкновений электронов
3.5 Определение критической плотности тока
Рассмотрим ионизацию нейтральных атомов, поступающих на высоковольтную границу двигателя с азимутальным дрейфом электронов, работающего в оптимальном режиме. Выразим вероятность ионизации атомов электронным ударом [24] :
Р=1-
L=
Если вероятность ионизации достаточна велика и Р>0.5, то
Подставим выражения (103.1), (103.2), (103.3), (103.4), (104) в (103) получим выражения вероятности Р:
Р=1-exp(-γP γ= Подставим выражение 105 в 103.2 и получим значение критического тока:
Примем значение магнитного поля В=0.01 Тл и сравним значение критического тока
Условие выполнено
3.6 Радиусы циклоид частиц
3.6.1 Радиус циклоиды электрона:
Подставим значение магнитного поля В=0.01 Тл , скорости электрона
3.6.2 Радиус циклоиды иона:
Подставим значение магнитного поля В=0.01 Тл , скорости иона
3.7 Время свободного пробега частиц
3.7.1 Время свободного пробега электрона:
Подставим значение частоты соударений электронов
3.7.1 Время свободного пробега иона:
Подставим значение частоты соударений ионов
3.8 Длина свободного пробега частиц
3.8.1 Длина свободного пробега электрона:
Подставим значение скорости электронов
3.8.2 Время свободного пробега иона:
Подставим значение скорости ионов
3.9 Циклотронные частоты
3.9.1 Циклотронная частота электрона:
Подставим значение магнитного поля В=0.01 Тл и массу электрона
3.9.2 Циклотронная частота иона:
Подставим значение магнитного поля В=0.01 Тл и массу электрона
3.10 Параметр Холла
3.10.1 Параметр Холла для электронов:
Подставим значение циклотронной частоты электрона и времени свободного пробега
3.10.2 Параметр Холла для ионов:
Подставим значение циклотронной частоты электрона и времени свободного пробега
Заключение В данной работе были рассмотрены основные сведения о параметрах плазмы и двигателях СПД и ДАС. Представлены основные принципы работы, а также процессы, происходящие в двигателе. Произведён расчёт параметров плазмы, найдены сечения и частоты столкновений ионов и электронов, параметры Холла, частоты соударений, температуры и скорости электронов
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (515)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |