О построении полностью кинетической модели, описывающей поведение струи разреженной плазмы, возникающей при работе стационарного плазменного двигателя

Авторы

Бишаев А. М., Ким В. П.^*

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: riame4@sokol.ru

Аннотация

В последние 15-20 лет резко возрос интерес к изучению движения разреженной неравновесной плазмы. Одной из причин этого является то, что на данном этапе развития космической техники большую роль в функционировании космических аппаратов стали играть электроракетные или электрореактивные двигатели. Анализ струи, возникающей при работе такого двигателя как стационарный плазменный двигатель, показывает, что его струя состоит как минимум из ионов, электронов и нейтралов, причем является плаз-мой. Числа Кнудсена основных взаимодействий или порядка или много больше единицы, поэтому адекватное поведение такой среды возможно только на основе кинетической теории. Трудности подхода к описанию движения плазмы заключаются в том, что здесь в от-личии от разреженного газа отсутствует уравнение типа Больцмана. Пути преодоления указанной трудности такие же, как и в динамике разреженного газа – создание модельных кинетических уравнений, которые достаточно хорошо описывают изучаемое движение, и использование методов статистического моделирования (типа Берда). В отличие от динамики разреженного газа в плазме возникает задада определения электрического поля, так как происходит вырождение соответствующего уравнения Максвелла. До настоящего времени использовался метод определения так называемого самосогласованного электрического поля. Он связан с тем или иным способом замыкания уравнений сохранения при условии равенства плотностей электронов и ионов. В статье приведена полностью кинетическая постановка задачи и обсуждается метод, который будет использован при ее решении.

Ключевые слова:

струя стационарного плазменного двигателя (СПД), система кинетических уравнений, кинетическое уравнение электронов, функции распределения электронов, ионов и нейтралов, граничные условия для функций распределения электронов, ионов и нейтралов, уравнение Максвелла (Пуассона), электрическое поле, ларморовский радиус, дебаевский радиус, квазинейтральность, малый параметр, асимптотические методы, уравнения сохранения, электронный ток, ионный ток, ток заряженных частиц, ньюто-новский потенциал

Скачать статью