孙素蓉
- 作品数：11 被引量：31H指数：3
- 供职机构：北京航空航天大学宇航学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国防基础科研计划更多>>
- 相关领域：理学航空宇航科学技术文化科学电气工程更多>>
- 微阴极真空电弧点火起弧及加速机理研究综述被引量：4
- 2021年
- 微阴极真空电弧推力器具有结构简单、重量轻、功耗低、比冲高等优点,因而在航天推进领域有着广阔应用前景.当前推力器设计研制、可靠性和寿命的提高等方面遇到的一些关键问题均与微阴极真空电弧放电过程的基本物理问题密切相关.对微阴极电弧推力器运行中涉及的电子发射、电极间起弧过程、阴极斑点形成及特点、烧蚀和形貌变化、电极间等离子体射流加速过程进行了梳理,相关认识可以为今后进一步开展微阴极电弧推力器的设计优化、性能提高奠定基础.
- 黄文栋耿金越严浩刘旭辉孙素蓉王海兴
- 关键词：电子发射阴极斑点真空电弧
- 高超声速非平衡流动−辐射特性数值模拟研究
- 2023年
- 飞行器高超声速飞行过程中所承受对流加热和辐射加热可能具有相当的量级,因此合理准确预测气动加热需要将二者进行综合考虑.文章发展了具有非玻尔兹曼电子能级分布和振动能级分布的高温空气碰撞辐射模型,并耦合一维激波后流动方程计算不同飞行条件下激波后的非平衡流动特性,采用逐线辐射输运模型计算获得激波后非平衡辐射特性、辐射强度和辐射输运通量,深入比较分析了不同飞行高度和马赫数对非平衡流动和辐射输运过程的影响.计算结果表明对于高空高马赫飞行条件,其波后流动存在显著的热力学非平衡、化学非平衡和能级非平衡特征,在近激波区域高振动能级和原子高束缚电子激发态明显低于玻尔兹曼分布.在高空高马赫条件下真空紫外辐射占据主导地位,主要是由高能原子束缚−束缚跃迁造成的.随着高度和马赫数的下降,激波层内气体解离和电离程度降低,原子辐射贡献下降,分子辐射贡献增加,导致红外、可见光和紫外波段的辐射输运增强,真空紫外辐射输运过程减弱.
- 杜耀文孙素蓉黄河激孟显曹进文耿金越闫聪王海兴
- 关键词：高超声速流动热化学非平衡
- 微阴极电弧推力器平板电极放电特性实验研究
- 2023年
- 微阴极电弧推力器(μCAT)具有比冲高、元冲量小、结构简单等优点,在微纳卫星任务中具有广阔的应用前景。在实际应用中随着推力器点火次数的增加,导电涂层退化不断加剧,导致推力器的性能降低甚至失效,成为制约推力器应用进一步拓展的关键因素。本文采用平板电极结构开展微阴极电弧推力器放电特性及失效机理实验研究,结果表明:在全寿命周期内,电极之间放电形成的电弧分布的演化可以分为四个阶段:集聚型、扩散型、分散型和近失效型放电阶段,主导放电特性变化的主要因素是阴极的烧蚀和涂层的退化。在推力器接近失效时,弧电压大幅升高,弧电流明显降低,单次放电时间进一步缩短,电极间电阻出现陡增,抑制了微阴极电弧的产生和发展。在本文实验工况下点火次数达到69万次,推力器失效,此时阴阳极之间的电阻陡增为153kΩ。对真空条件下电极之间放电特性的时空演变进行分析,有助于明晰推力器失效机理,为提升推力器的寿命和性能提供依据。
- 刘宇曦耿金越张旭严浩刘旭辉孙素蓉王海兴
- 关键词：放电特性电弧特性
- 微等离子体转化二氧化碳发射光谱诊断被引量：3
- 2021年
- 火星大气层的主要成分为二氧化碳,如果能够利用低温等离子体方法高效分解二氧化碳,使其转化为氧气和一氧化碳加以利用,可以大幅降低航天员生命保障相关载荷长途运输的成本,进一步提高生命保障能力。低温等离子体放电过程中会产生大量活性组分,可以在数百度温度下实现二氧化碳的高效解离,是具有很大潜力的二氧化碳解离与转化方式。设计了一种尺度在亚毫米级、功率输入为数瓦的直流微槽等离子体反应器,可以在较低气体温度下实现二氧化碳分解。测量了反应器电流、功率等放电参数,采用发射光谱确定了体系中激发态组分,分析了激发态粒子谱线强度随输入电压、稀释气体比例等反应器工作参数变化,利用氮气分子振转谱带测量了等离子体放电区振动温度和气体温度。研究表明,添加氩、氦、氮气均可以增强二氧化碳的分解,添加氦气可以促进二氧化碳的电离过程。稀释气体激发态因具有高能量,可以通过潘宁解离通道增强二氧化碳分解。氦组分激发态的能量高于二氧化碳电离能,可以促进二氧化碳的电离反应。微等离子体内存在强烈的振动-平动非平衡现象:振动温度约为4400~4800 K,而气体温度仅为450~600 K,表明可以通过合理的放电和结构设计,定向将能量注入到振动态,从而进一步促进二氧化碳的振动解离。
- 孙江宏孙素蓉王海兴马弢
- 关键词：发射光谱微等离子体火星大气
- 双温度氦等离子体输运性质计算被引量：18
- 2012年
- 获得覆盖较宽温度和压力范围内的等离子体输运性质是进行等离子体传热和流动过程数值模拟的必要条件.本文采用Saha方程计算等离子体组分,采用基于将Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法,计算获得了电子温度(T_e)不等于重粒子温度(T_h)的情形下,在300 K到40000 K的温度范围内氦等离子体的黏性、热导率和电导率.研究结果表明压力和热力学非平衡参数(θ=T_e/T_h)对氦等离子体的输运性质有较大的影响.在局域热力学平衡条件下,计算获得的氦等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好.
- 王海兴孙素蓉陈士强
- 关键词：氦等离子体输运性质
- 氮直流电弧等离子体发生器数值模拟
- 针对一种氮直流电弧等离子体发生器,基于局域热力学平衡假设建立了二维轴对称模型,将模拟结果和实验测量工作电压、电子激发温度、发生器腔内压力分布等参数进行比较,验证了模型可靠性。在典型工况下（电流100A氮气流量21 slm...
- 孙江宏王海兴孙素蓉朱涛牛冲
- 关键词：等离子体发生器直流电弧数值模拟
- 文献传递
- 空气等离子体双温度输运性质计算被引量：1
- 2015年
- 本文采用将经典的Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法计算获得了双温度化学平衡条件下空气等离子体的粘性、热导率和电导率。结果表明,压力和热力学非平衡程度的改变会影响空气组分解离和电离反应的温度区间,从而使气体的粘性和热导率的峰值区域产生变化。局域热力学平衡条件下空气等离子体输运性质的计算结果与文献报道结果符合较好,验证了本文结果的可靠性。
- 陈培芝孙素蓉王海兴
- 关键词：输运性质
- “燃烧理论”课程思政教学实践与研究
- "燃烧理论"课程是面向航空宇航推进理论与工程专业研究生一年级的基础理论课,课程特点是理论性和实践性较强,课程内容与航空航天领域的燃烧问题密切相关,具有明显的航空航天特色,这决定了其特有的课程思政教学方法。通过对"燃烧理论...
- 孙素蓉王海兴孔文俊李敬轩
- 关键词：燃烧理论航空航天思政教学
- 基于电晕放电的离子风推进装置推力性能
- 2022年
- 基于电晕放电的离子风推进装置的推力性能进行了实验研究。采用线-箔、线-平行箔和针-箔三种不同的电极结构,研究了外加电压和电极结构对离子风推进装置推力的影响。结果表明,对于线-箔结构,电晕放电的起始电压随着电极导线半径的增加而增加,装置的推力随着外加电压的升高而增加。在相同的外加电压下,具有多个收集极的线-平行箔结构产生的推力大于线-箔结构产生的推力,而针-箔结构产生的推力亦高于线-箔结构获得的推力。对应的静电场数值模拟结果表明,不同的电极结构改变了电场的空间分布,进而影响了离子风推进装置的推力。进一步的优化设计应综合考虑发射极附近的局部电场以及发射极和收集极之间的空间电场的组合效应,以提升离子风推进装置推力性能。
- 刘宇曦廖胤权耿金越孙素蓉王海兴
- 关键词：电晕放电
- 氪等离子体热力学非平衡输运性质的计算被引量：3
- 2013年
- 获得覆盖较宽温度和压力范围内的热力学和输运性质是进行氪等离子体传热和流动过程研究的必要输入条件。为此,采用双温度Saha方程进行计算得到了氪等离子体的组分;采用基于将Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法,计算获得了电子温度(Te)与重粒子温度(Th)比范围为1～4、电子温度范围为300～30 000K、压力范围从0.01p0～10p0(p0=101.325kPa)的氪等离子体的粘性、热导率和电导率。研究结果表明,热力学非平衡参数(θ=Te/Th)和压力对氪等离子体的输运性质有较大的影响。随着压力的降低和热力学非平衡程度的增加,氪等离子体的粘性降低;偏离热力学非平衡的程度对热导率的峰值有显著影响,压力越大,高温区域的平动热导率就越大;高温区,电导率随着压力的升高而增大,在低温区,电导率随着压力的降低而增大。在局域热力学平衡条件下,计算获得的氪等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好。
- 孙素蓉王海兴
- 关键词：热力学性质输运性质
