塵埃顆粒帶電的機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、塵埃顆粒廣泛存在于宇宙空間、地球大氣層、工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室中，塵埃顆粒的帶電特性是其最重要的性質(zhì)。研究塵埃顆粒在不同環(huán)境下的帶電情況是帶電塵埃顆粒應(yīng)用的重要課題。本篇碩士論文主要研究塵埃顆粒收集電子離子帶電、電子束發(fā)射帶電和紫外源輻照帶電三種帶電機(jī)理，并將帶電塵埃顆粒應(yīng)用在兩個(gè)方面，第一個(gè)方面應(yīng)用在空間飛行器的推進(jìn)系統(tǒng)中，以探索利用空間碎片加工為顆粒作為推進(jìn)劑的新型電推進(jìn)方式的可能性。帶電塵埃顆粒在這方面的應(yīng)用不僅可以減少空間環(huán)境污染，還

2、可以降低航天器攜帶推進(jìn)劑的載荷重量，延長航天器的在軌運(yùn)行時(shí)間。第二個(gè)方面應(yīng)用在“空間環(huán)境地面模擬裝置”的月塵艙中，用來模擬月表塵埃環(huán)境，闡明月塵充電的過程和規(guī)律，有利于開展空間物理的理論研究，消除月塵給航天器和宇航員帶來的問題。
　　本研究利用數(shù)值方法模擬空間塵埃顆粒在不同環(huán)境下的充電過程。關(guān)于塵埃顆粒帶電的機(jī)理在飛行器推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，由模擬結(jié)果可知，在等離子體環(huán)境中，塵埃顆粒表面電荷數(shù)隨顆粒尺寸和電子溫度的增加而增加，不受電子

3、密度的影響；在電子束環(huán)境中，顆粒表面電荷數(shù)隨顆粒尺寸、電子溫度和電子密度的增加而增加，并且在短時(shí)間內(nèi)的帶電量很大；在紫外源的輻照下，顆粒表面電荷數(shù)隨顆粒尺寸和輻照度的增加而增加，但充電速度較慢。結(jié)合空間推進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)際工藝要求分析模擬結(jié)果，認(rèn)為電子束發(fā)射方式和紫外輻射方式作為空間塵埃顆粒帶電的優(yōu)選方案。關(guān)于塵埃顆粒帶電的機(jī)理在月塵艙充電系統(tǒng)中的應(yīng)用，由模擬結(jié)果可知，在電子源的輻照下，月塵顆粒表面電荷數(shù)隨顆粒尺寸、電子槍流強(qiáng)和能量的增加而增