Simulation of the inner electrode geometry effect on the rundow phase characteristics of a coaxial plasma accelerator

Un modelo computacional 2D, incorporando la aproximación de quitanieves en la masa balance, se utiliza para simular la aceleración de una vaina de corriente anular a lo largo de dos electrodos coaxiales, con el interior con cilíndrico o cónico forma. Las ecuaciones de circuito, masa y momento se resuelven simultáneamente en 2D (r,z) considerando la ruptura inicial a lo largo del aislador superficie, acreción ideal de masa de gas por la vaina actual (modelo quitanieves) y inductancia distribuida a lo largo de una línea de transmisión coaxial cortocircuitada por el Vaina actual. Densidad del plasma y temperatura de los electrones en la vaina de corriente se estiman utilizando la teoría estándar del choque plano. Integración numérica de la Las ecuaciones del modelo para una geometría de electrodo dada producen la evolución temporal de los parámetros actuales de la vaina durante la fase de aceleración axial. En orden Para ver el efecto de la forma del electrodo interno en los parámetros de la vaina (es decir, tiempo de tránsito, energía cinética, masa total, forma, etc.) y/o propiedades del circuito (es decir, inductancia del circuito, evolución de voltaje y corriente, etc.), la porción del electrodo interno más allá Al aislante se le dio una forma cónica. Cambiando la inclinación del cono en un rango Entre ±5O, se encontró que la corriente impulsada sobre el plasma La vaina varía de forma no lineal con el ángulo. El divergente (ángulo positivo) El electrodo da a la vaina la energía cinética más alta, siendo el doble del valor correspondiente a la de la caja del electrodo interno recto y al tiempo de tránsito se reduce de 1,34 a 1,20 μs. Las estimaciones de densidad de plasma y electrones La temperatura indica que las densidades de iones alcanzables son del orden de 4 x 1022 m-3, que corresponde al 30 % de ionización, y las temperaturas típicas al final de la fase de desmontaje son del orden de 8 eV. Estos valores son comparables con los medidos en dispositivos experimentales. El El desarrollo de esta herramienta nos permitirá comparar sus resultados con una Instalación experimental actualmente próxima a estar operativa, y un futuro El documento de seguimiento se dedicará a la comparación entre la predicción de la Comportamiento de la fase de ejecución y resultados experimentales utilizando electrodos cónicos.