[发明专利]一种降低霍尔推力器热负荷的方法

摘要

本发明属于霍尔推进器技术领域，尤其涉及一种降低霍尔推力器热负荷的方法。它主要包括有如下步骤：建立热平衡模型；求解霍尔推力器的放电室能量损耗；确定热传导的边界条件；确定散热片内径大小；基于温度对磁场的影响，对磁场的性能进行评估。采用本发明的磁屏热优化方法，可以在磁场强度达到一定值的基础上，降低霍尔推力器的热负荷、优化磁屏温度分布与热流走向，在相关研究中为霍尔推力器的热磁相关性分析奠定了一定理论与实践基础。

主权项

1.一种降低霍尔推力器热负荷的方法，其特征在于：包括有如下步骤：1）建立热平衡模型；霍尔推力器的能量损耗主要包括有放电室能量损耗、阴极能量损耗和励磁线圈能量损耗，其中，所述放电室能量损耗主要来源于离子能、阳极能、等离子体对壁面能量沉积、气体电离能、辐射能损耗等；2）根据上述热平衡模型，求解霍尔推力器的放电室能量损耗，以及各项能量损耗占总能量损耗的占比，确定为放电室壁面能量损耗占比最高；3）采用有限元分析方法建立放电室壁面热传导模型，结合傅里叶导热定律和能量守恒定律，对所述热传导模型中的各离散节点建立热流量平衡方程，同时确定上述热传导的边界条件，并通过实验验证基于该边界条件所得到的上述热传导的误差范围；若上述误差范围在所允许的误差范围阈值区间内，则判定认为仿真模型具有描述推力器温度分布的能力，若否，则重新确定边界条件，直到上述误差范围在所允许的误差范围阈值区间内；4）分析散热片的内径大小对导磁组件温度分布的影响规律，确定散热片内径大小，但若考虑增强温度摊平的幅度和温降程度，在此基础上可适当增加散热片的内径尺寸，其中，R0为散热片与回转中心轴距离的最大值；5）采用磁屏材料为纯铁，基于温度对磁场的影响，对磁场的性能进行评估；分别选取一定温度区间内各离散温度点值测量磁屏材料在同一位置处的磁场强度；其中，温度设置为200K左右对磁屏材料的磁场增强具有最大贡献。