为了揭示水工质脉冲等离子体推力器（WPPT）的工作特性,探究WPPT运行过程中的能量分布及性能影响机制,提出了一种新的性能仿真模型。该模型能够定量化地描述WPPT放电等离子体的产生及其电磁和气动耦合加速效应,简单且快速有效地评估电推力器的宏观性能。以东京大学的实验样机为对象进行模型验证和仿真研究。结果表明:计算所获得的元冲量、比冲等性能参数与实验数据较符合;脉冲消耗工质中约20%被离子化和加速排出;该推力器的电容储能（E0=13.5 J）转换成加速动能的能量转换效率约为40%,其中仅14%用于电磁加速。最后基于此模型分析不同推力器电参数和推力室构型参数对性能的影响,研究结果对推力器的设计具有重要意义内部阻抗及连接线的内阻所占比重较大所造成的能量损失。因此，使用具有低损耗(低内阻、低内感)的储能电容器，同时合理布局以减小外部连接线的阻值有助于提高推力器的效率。2.3不同设计参数对推力器性能的影响基于性能仿真模型，计算分析不同电参数和推力器几何构型的变化对推力器性能的影响。通过改变储能电容初始电压获得不同的WPPT性能是一种改变放电能量的方式。

转载 推力器的宏观性能-电动液压滚圆机滚弧机弯管机张家港电动液压弯管机滚弧机对推力器工作过程进行不同放电初始电压对WPPT性能的影响研究，得到仿真结果如图4和图5所示。从图4可以看出:水工质放电电离出的等离子体几乎都产生在第1个脉冲电流波峰期间(0~2μs)，之后质量上升缓慢并逐渐趋于稳定；初始放电电压越高，电离出的等离子体质量越高。这进一步表明WPPT第1个脉冲放电波峰期间是其有效电离和贡献性能的关键时刻。图5给出了不同放电能量下元冲量和带电粒子质量变化规律。随着放电能量的提高(储能电容容量不变，增大初始电压)，元冲量和等离子体质量呈现出线性递增趋势。推力器几何构型也会在一定程度上影响着推力器的性能。本文将电极之间的间距与宽度的比值，即推力器高宽比h/w，作为推力器几何构型对推力器性能影响的参数进行数值分析，相关仿真结果见图6。由图6可以看出，保持初始放电能量不变(E0=13.5J)，在相同的A=hw下，随着推力器高宽比的提高，推力器的元冲量和等离子体质量会逐渐上升并保持为一个稳态值。相较于较高高宽比的几何构型情况，等离子体质量在较低高宽比的情况下大表3等效电路参数的仿真与实验值推力器的宏观性能-电动液压滚圆机滚弧机弯管机张家港电动液压弯管机滚弧机 转载