A Xenon Collisional Radiative Model for Electric Propulsion Application : Determining the electron temperature in a Halleffect Thruster
| Autor: | Ben Slimane, Tarek |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: | |
| Druh dokumentu: | Text |
| Popis: | Hall effect thrusters (HET) that rely on xenon as a propellant are widely adoptedtoday for their efficiency. To understand the kinetics of the xenon plasma dischargein the thruster, we developed a collisional radiative model for xenoninspired by the work of Karabadzhak et al. [1]. This model will be ultimatelycoupled with PIC simulations and OES measurements in the future. Themodel consists of 15 levels of xenon and accounts for electron-impact excitationsand radiative processes. Absorption was incorporated in the model usingthe escape factor approximation and the EEDF was assumed Maxwellian.First, test cases were carried out under the thermal equilibrium hypothesis.Then, non-equilibrium results were evaluated at the thruster conditions, allowingto understand the excited levels kinetics and produce a map describingthe dominant processes at these conditions.Second, the line ratio method by Karabadzhak et al. [1] was investigated usingour model. The line ratios were reproduced using a different approach andwere in a relatively good agreement for the 823-828 nm line ratio. For the 835-828 nm line ratio, differences were observed suggesting that other processesneed to be included. Halleffektmotorer (HET) som använderXenon som bränsle är idag vanliga ochanvänds pga sin höga effektivitet. För att förstå dynamiken bakom en Xenonplasmaurladdningi motorn har vi utvecklat en kollisions-radiativ (CR) modellför Xenon inspirerad av arbetet i Karabadzhak et al. [1]. Modellen kommer attkombineras med PIC-simuleringar och OES-mätningar. CR-modellen bestårav 15 nivåer av Xenon och inkluderar excitering från kollisioner med elektroneroch strålning. Absorption implementerades i modellen genom att användaen ”escape factor”-approximation och en maxwelliansk uppskattning avEEDF. De första mätningarna genomfördes med en hypotes om termisk jämvikt.Icke jämvikts-resultat jämfördes därefter med relevanta förhållanden förmotorerna, vilket gav en förståelse för excitationsnivåernas kinetik och ger enmodell som beskriver de dominanta processerna under dessa förhållanden.Därefter undersöktes metoden med kvoten av spektrallinjers intensitet frånKarabadzhak et al. [1] med den framtagna modellen. Kvoterna av spektrallinjersintensitet togs fram på ett annat sätt och överensstämde relativt väl förkvoten av spektrallinjerna 823-828 nm. För 835-828 nm-kvoten kunde skillnaderiakttas, vilket kan tyda på att andra processer behöver inkluderas. |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
| Externí odkaz: |
|