[发明专利]霍尔推力器的全流程数值仿真系统及使用该系统的全流程数值仿真方法

权利要求书

1.一种霍尔推力器的全流程数值仿真系统，其特征在于：该系统包括霍尔推力器二维结构设计模块、磁场仿真模块及等离子体仿真模块三个模块；其中，推力器二维结构设计模块包括推力器二维结构的设计、磁屏结构的设计、推力器放电通道结构的设计及励磁线圈位置的设计；磁场仿真模块包括励磁线圈产生磁场的拓扑结构的计算模块与数值仿真，用于生成放电通道以及羽流近场区的磁场；等离子体仿真模块包括放电通道等离子体演化模块和羽流区中等离子体演化模块，等离子体仿真模块对等离子体特征参数分布，电离区、加速区位置以及推力比冲进行判定，优化磁场结构。

2.如权利要求1所述的一种霍尔推力器的全流程数值仿真系统，其特征在于：霍尔推力器二维结构设计模块包括：导磁底座、励磁线圈、极靴和磁屏。

3.如权利要求1所述的一种霍尔推力器的全流程数值仿真系统，其特征在于：磁场拓扑结构的数值仿真包括调节励磁线圈的位置和励磁线圈电流的大小及其他励磁线圈参数，同时调节磁屏的几何结构。

4.如权利要求1中所述的一种霍尔推力器的全流程数值仿真系统，其特征在于：霍尔推力器的放电通道以及羽流近场区的磁场主要由励磁线圈产生，霍尔推力器数值仿真方案的背景磁场由外部磁场设计单元给出，并且满足空间上磁场散度为零的条件。

5.如权利要求1所述的一种霍尔推力器的全流程数值仿真系统，其特征在于：放电通道和羽流区中采用磁流体（MHD）模型的等离子体演化模块。

6.一种利用如权利要求1-5中任一所述霍尔推力器的全流程数值仿真系统的全流程数值仿真方法，其特征在于：所述仿真方法包括如下步骤：（1）设计霍尔推力器二维结构，其中，霍尔推力器二维结构主要包括：导磁底座、励磁线圈、极靴、和磁屏；（2）调节磁场拓扑结构中励磁线圈参数和磁屏几何结构，以满足霍尔推力器磁场设计要求，其中励磁线圈参数包括励磁线圈的位置和励磁线圈电流的大小；（3）运行等离子体仿真模块模拟等离子体演化过程，通过等离子体特征参数分布，电离区、加速区位置以及推力比冲等判据，评估磁场结构是否优化；（4）以步骤3的判据为依据，迭代步骤2，对磁场进行优化；（5）完成迭代，并最终获得优化后的霍尔推力器结构以及性能参数。

7.如权利要求6所述的全流程数值仿真方法，其特征在于：采用自主研发编写的FROTRAN程序设计初期霍尔推力器的结构和磁场拓扑结构。

8.如权利要求6所述的全流程数值仿真方法，其特征在于：所述步骤（1）中还包括对霍尔推力器放电通道的几何结构和中和器阴极安装位置的优化。

9.如权利要求6所述的全流程数值仿真方法，其特征在于：所述步骤（3）中还包括记录放电通道中等离子体关键参数随时演化。

10.如权利要求6所述的全流程数值仿真方法，其特征在于：所述步骤（3）还包括对羽流区等离子体的分布以及推力器综合性能的评估。