Particle-in-cell 기법을 이용한 전자기장내 플라즈마 입자의 거동 해석

한두희; 조민경; 신준수; 성홍계; 김수겸

doi:10.5139/JKSAS.2017.45.11.932

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저자정보: 한두희 (Korea Aerospace University) 조민경 (Korea Aerospace University) 신준수 (Korea Aerospace University) 성홍계 (Korea Aerospace University) 김수겸 (Korea Aerospace Research Institute)

저널정보: 한국항공우주학회 한국항공우주학회지 韓國航空宇宙學會誌第45卷第11號

발행연도: 2017.11

수록면: 932 - 938 (7page)

DOI: 10.5139/JKSAS.2017.45.11.932

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플라자마의 거동을 오일러리안 격자와 라그랑지안 입자를 혼합하여 해석하는 Particle-in-cell 기법을 적용하여 간략화된 홀추력기를 해석하였다. 본 연구는 중성입자, 이온입자 뿐만 아니라 전자도 라그랑지안 기법으로 개별추적 계산하기 때문에 message passing interface 기법을 이용해 대용량 계산이 가능한 병렬클러스터링을 적용하였다. 계산에 앞서 일정한 벡터의 자기장에서 전자군의 나선형 거동을 해석하였고, 절대해와 일치함을 확인하여 코드를 검증하였다. 실린더 내부에 반경방향으로 일정한 자기장과 축방향으로 일정한 전기장을 고정시켜 플라즈마의 거동을 PIC 모델을 이용하여 해석하였다. 반응 실린더 내부에 전자가 로렌츠 힘에 의해 이중나선을 그리며 구속되는 현상이 잘 포착되었고, 고속 회전하는 전자와 주입된 중성입자가 충돌하여 이온화 되었고, 대전된 입자가 축방향의 전기장에 의해 급 가속하는 현상 또한 잘 모사되어 플라즈마의 플룸 거동을 모사하였다.

#Particle-in-cell method(PIC) #Hall-effect thruster(홀추력기) #Ionization rate(이온화율) #Eulerian-Lagrangian method(오일러리안-라그랑지안 기법)

참고문헌 (11)

참고문헌 신청

[단행본] - Wendt, J. F / 2009 / Computational Fluid Dynamics / Springer Berlin Heidelberg

[학술지(정기간행물)] - Kolaitis, D. I / 2013 / A Comparative Study of Numerical Models for Eulerian-Lagrangian Simulations of Turbulent Evaporating Sprays / International Journal of Heat and Fluid Flow 17 (1) : 18 ~ 25

[학위논문] - Gildea S. R / 2012 / Development of the Plasma Thruster Particle-in-Cell Simulator to Complement Empirical Studies of a Low-Power Cusped-Field Thruster / Doctor / MIT

[학술대회논문] - Richard R.H / 2001 / Characterizing Vacuum Facility Back pressure Effects on the Performance of a Hall Thruster / IEPC

[학술지(정기간행물)] - Justin W. Koo / 2004 / Computational model of a Hall thruster / Computer Physics Communications 164 : 442 ~ 447

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