预填充模式下同轴枪放电等离子体加速模型分析与优化

作者：张津硕; 孙辉; 杜志杰; 张雪航; 肖青梅; 范金蕤; 闫慧杰; 宋健^*

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(15): 178-189.

• 同轴枪
• 雪犁模型
• 等离子体速度
• 摩擦阻力

雪犁模型是描述预填充模式下同轴枪放电装置加速过程的主要手段,其能够直接给出枪内等离子体轴向速度与加速时间的解析关系式,因此在面向不同应用需求的装置结构设计中成为了重要的参考依据.通过理论推导及光、电、磁信号的测量,本文对比分析了不同充电电压与预填充气压条件下在加速阶段及喷口处等离子体的理论与实验速度,并给出了雪犁模型的优化方法.首先,用实测电流来替代近似的正弦电流,有效消除了磁压力计算误差对模型准确性的影响.其次,随着加速距离的延长,喷口处等离子体速度的饱和现象开始出现,摩擦阻力的存在是其主导的形成原因.相比于现有模型25.8%—53.6%的偏差范围,添加摩擦阻力项后不同电压和气压下的理论与实测速度的差值仅为3.1%—8.4%.

• 单位
  哈尔滨工业大学; 大连理工大学; 物理学院