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摘要总结了电热化学发射中高功率等离子体发生器的研究现状，并建立了它的三文模型。介绍了等离子体发生器的结构，简化了其工作过程。给出等离子体发生器工作中的基本物理现象，及相关物理定律。使用ANSYS软件，将模型有限元网格化，施加了相关的载荷与边界条件。进行了电场、热场、力场和磁场的分析计算。然后进行了电场与热场的耦合，热场与力场的耦合，磁场的分析。得到多物理场的分析结果，用计算机仿真等离子体发生器工作过程中的物理现象。最后建立了等离子体发生器多种不同结构的模型，改变了点火管直径、金属环间距和金属环长度,发现点火管直径越小，金属环之间的等离子体中电流密度越大；金属环间距越小，电流越往中心集中；金属环长度越短，环柱面外等离子体中电流密度越大。研究结果对等离子体发生器的设计具有参考意义。
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关键词 等离子体发生器 等离子体 电热化学发射 多物理场耦合5768
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Analysis of Multi-physics Coupling in High-power Plasma Injector
Abstract
Summarized the research status of high-power plasma generator in Electrothermal-chemical Launcher, and established the three-dimensional model.Introdued the structure of the plasma generator,simplified the course of its work. Given the fundamental physical phenomena in the plasma generator, summarized the related laws of physics. ANSYS software was used to grid the model, imposed loads and boundary conditions in different physical field.Calculated electric field, thermal field, force field and magnetic field. Then coupled of electric and thermal field, the thermal and force field, analysis the magnetic field.Got the results of coupling multi-physics,simulation the physical phenomena of the plasma generator. Finally,changed the structure the plasma generator model ,as the diameter of the ignition tube, the metal ring spacing and the metal ring width. Found that the ignition tube the smaller the diameter, the greater the current density in the plasma between the metal ring; the smaller the spacing of the metal ring, the more current was collected to the center; the shorter the metal ring, the greater the current density in the plasma outside of ring. The results was useful for the design of plasma injector.
Keywords Plasma Injector Plasma Electrothermal-chemical Launcher Multi-physics Coupling
目 次
1 引言…1
1.1 研究背景1
1.2 国内外研究现状1
1.3 本文主要工作…2
2 计算模型与理论4
2.1 等离子体发生器模型…4
2.2 等离子体发生器中的物理定律10
2.3 ANSYS 及ANSYS Workbench软件介绍…20
3 仿真计算与结果分析…24
3.1 简化与假设24
3.2 建立模型并划分网格24
3.3 电场与热场耦合25
3.4 热场与力场耦合30
3.5 电磁场分析32
3.6 模型结构对电流分布影响的分析…34
结论…47
致谢48
参考文献 …49
图 2.1 等离子体发生器计算模型图 4
图 3.1 等离子体发生器模型与网格划分图…24
图 3.2 电流密度分布云图25
图 3.3 电流密度矢量图…26
图 3.4 金属环表面电流密度分布云图和矢量图…26
图 3.5 焦耳热分布云图…27
图 3.6 温度场分布云图…28
图 3.7 温度场截面分布云图…28
图 3.8 热流密度分布云图29
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