مطالعه تحلیلی فرآیند الکتروگرمایی آند در یک رانشگر پلاسمایی مغناطیسی | ||
| مهندسی مکانیک مدرس | ||
| Article 10, Volume 17, Issue 2, 1396, Pages 77-84 PDF (1.24 M) | ||
| Authors | ||
| مهدی آهنگر* 1; اکرم صدیق2 | ||
| 1گروه هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی | ||
| 2پژوهشگر / آزمایشگاه پیشرانش، سوخت و احتراق / دانشکده مهندسی هوافضا / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی | ||
| Abstract | ||
| در این پژوهش، مشخصه های الکتروگرمایی آند بهصورت تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور دو زیرناحیه جریان پلاسمای شبهخنثی و غیرخنثی در نزدیکی دیواره الکترود در نظر گرفته شدهاند. برای ناحیه غیرخنثی یک رابطه بین افت ولتاژ و چگالی جریان با استفاده از معادلات بقای جرم و مومنتوم الکترون ارائه شده است. همچنین، برای تعیین افت ولتاژ و چگالی جریان در زیرناحیه جریان شبهخنثی، روابطی مبتنی بر معادلۀ میدان مغناطیسی القایی و قانون اهم استخراج شده است. الگوریتم حل پیشنهادی مبتنی بر ارضای شرط پیوستگی جریان است که با استفاده از روش سعی و خطا همگرا میگردد. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم تحلیلی توسعه داده شده، رانشگر پلاسمایی مغناطیسی دانشگاه پرینستون با جریان تخلیه الکتریکی 8 کیلوآمپر و دبیهای جرمی ورودی 4 و 24 گرم بر ثانیه مطالعه شده است. نتایج تحلیلی بهدست آمده نشان میدهد که تحت دبیهای جرمی ورودی 4 و 24 گرم بر ثانیه به ترتیب، مقادیر شار حرارتی در بازه 480 تا 1350 و 400 تا 1490 وات بر سانتیمتر مربع ، چگالی جریان الکتریکی در بازه 24 تا 90 و 33 تا 140 آمپر بر سانتیمتر مربع و افت ولتاژ در بازه 5.8 تا 11 و 4.9 تا 6 ولت تغییر میکنند. الگوریتم تحلیلی، شار حرارتی، چگالی جریان الکتریکی و افت ولتاژ در امتداد لبه آند را مشابه دادههای تجربی پیشبینی کرده است. مشاهده شده که چگالی جریان و شار حرارتی در نزدیکی وسط لبه آند، جایی که افت ولتاژ آند کمینه شده، بیشترین مقدار خود را اختیار کرده است. با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک نشان داده شد که تابع چگالی احتمال سرعت موثر دارای توزیع گاوسی است. بنابراین، تحت این شرایط انتروپی بیشینه شده و در نتیجه نمودارهای چگالی جریان و شار حرارتی قله ای شکل شدهاند. | ||
| Keywords | ||
| جریان پلاسما; غلاف آند; شار حرارتی; پارامتر هال; میدان مغناطیسی | ||
|
Statistics Article View: 244 PDF Download: 287 |
||
| Number of Journals | 45 |
| Number of Issues | 2,160 |
| Number of Articles | 24,577 |
| Article View | 20,208,106 |
| PDF Download | 16,193,629 |