дз1движок
.docМГТУ им. Баумана
Домашнее задание по плазмодинамике №1
«Азимутальный дрейф электронов в плазменном ускорителе
со скрещенными электрическим и магнитным полем.»
Группа Э8-62
Бузовкин Алексей
Москва, 2014
-
Схема плазменного ускорителя с азимутальным дрейфом электронов.
-
Полость внутри анода для его охлаждения водой
-
Магнитный изолятор из нержавеющей стали
-
Крепление для анода в корпус
-
Уплотнитель
-
Изолятор
-
Соленоид
-
Боковая часть корпуса
-
Анод
-
Изолятор
-
Отражатель атомов аргона
-
Центральная часть корпуса
-
Боковая крышка для соленоида
-
Фронтальная крышка для соленоида
-
Газораспределяющая деталь
-
Деталь, содержащая в себе каналы для впуска рабочего тела
в газораспределительную систему
-
Железный катод и магнитопровод
-
Магнитопровод
-
.
-
Водное охлаждение установки
-
Подача аргона
-
Система охлаждения
-
Фиксатор для винта и стенки
-
Стенка
-
Крышка тыльной части корпуса
-
.
-
Винт, держащий отражатель
-
Винт, держащий и фиксирующий стенку
-
Гайка, фиксирующая анод
-
Гайка, фиксирующая провод с током
-
.
-
.
-
Изолирующая и фиксирующая система из гаек и втулок
-
Винт, держащий тыльную крышку корпуса
-
Описание назначения и работы нескольких деталей.
Отражатель атомов аргона(Деталь 10).
При подаче атомов они могут быть распределены неравномерно по скоростям и по направлениям. Нам нужно выравнять давление при подаче газа для ионизации для равномерности тяги. Отражатель отражает атомы аргона в газораспределительную систему, чтобы там повысилось давление и в результате атомы выравнялись между собой по энергии и подавались для ионизации равномерно по всем направлениям.
Система анода и катода.
Вещество ионизуется благодаря ускоренным в сильном электрическом поле электронам. Чтобы создать сильное электрическое поле, достаточно на небольшом отдалении друг от друга создать большую разность потенциалов. Потенциал анода выше потенциала катода, следовательно, ионы полетят от анода в сторону к катоду.
Что мы и наблюдаем в нашем двигателе: на схеме предполагаемый поток ионов устремляется вправо, и катод стоит правее анода. И когда поступает газ из газораспределительной системы, то по отношению к нему анод расположен слева на схеме, а катод — справа.
Соленоид(Деталь 6).
В данном случае используется для создания постоянного магнитного поля, которое искривляется магнитопроводом 17 так, что образуется радиальное по отношению к оси ускорителя магнитное поле, которое не дает электронам упасть на анод. В результате получается замкнутое движение электронов по окружности, или их замкнутый дрейф.
Водяная система охлаждения(Детали 19, 21).
Электроны некоторой своею частью падают на анод и разогревают его, а т. к. температура плазмы велика, то чтобы анод не расплавился, его надо охлаждать. Внутри анода есть полость, созданная для протекания охлаждающей жидкости. Вдобавок, т. к. некоторые детали ускорителя находятся очень близко к плазме, то они сильно нагреваются и их надо охлаждать. Трубки 21 с охлаждающей жидкостью охлаждают двигатель.
-
Схема электропитания разряда и магнитной катушки.
-
Траектории иона и электрона в ускоряющем канале.
Траектория электрона.
Траектория иона.
-
Известно, что B = 0, 25 Тл, Е = 50 000 В/м, P = 0, 05 Па.
Циклотронные частоты.
Циклотронные радиусы.
Высота циклоиды электрона.
Скорость дрейфа электрона.
Длина свободного пробега атома аргона.
Также, из закона Дальтона . Известно, что газ подается нейтральным.
Предположим, что температура у газа комнатная, т. е. Т = 300 К.
Тогда
И из формулы про длину свободного пробега получим, что