Tesis:
Electron transport and azimuthal oscillations in Hall thrusters.
- Autor: ESCOBAR ANTON, Diego
- Título: Electron transport and azimuthal oscillations in Hall thrusters.
- Fecha: 2015
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AERONAUTICOS
- Departamentos: FUNDAMENTOS MATEMATICOS DE LA TECNOLOGIA AERONAUTICA
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/38245/
- Director/a 1º: AHEDO GALILEA, Eduardo
- Resumen: El motor de efecto Hall es un tipo de dispositivo de propulsión eléctrica para satélites desarrollado inicialmente en los años 60 de forma independiente por EE.UU. y la antigua URSS. El desarrollo continuó en la sombra durante la década de los 70 en la Unión Soviética para llegar a un estado de madurez desde el punto de vista tecnológico en la década de los 80. En la década de los 90 el estado avanzado de esta tecnología rusa se hizo conocido en los países occidentales, que reiniciaron rápidamente el análisis y desarrollo de los propulsores de efecto Hall modernos. Actualmente, hay varias empresas en EE.UU., Rusia y Europa que fabrican motores de efecto Hall para su uso operacional. Las principales aplicaciones de estos propulsores son: propulsión de bajo empuje de sondas interplanetarias, maniobras de control de orbita de los satélites geoestacionarios. Sin embargo, a pesar de la experiencia probada en vuelo, la física de estos dispositivos está aún por entender completamente. Durante las dos últimas décadas grandes esfuerzos se han dedicado a la comprensión de la física de los propulsores de efecto Hall. Sin embargo, la llamada difusión anómala, nombre para una conductividad de electrones excesiva a lo largo del propulsor, aún no se entiende completamente, ya que no se puede explicar con las teorías de colisión clásicas. Una explicación comúnmente aceptada es la existencia de oscilaciones acimutales con la densidad del plasma correlacionada con las fluctuaciones de campo eléctrico. De hecho, existe evidencia experimental de la presencia de una oscilación azimutal en el rango de baja frecuencia (unos pocos kHz). Esta oscilación, generalmente fue detectada por primera vez empíricamente por Janes y Lowder en la década de los 60. Más recientemente varios experimentos han demostrado la existencia de este tipo de oscilación en varios propulsores modernos. Dado el rango de frecuencia, es probable que la ionización sea la causa de la oscilación, como para la oscilación modo llamada breathing mode. En el rango de frecuencia alta (unos pocos MHz), oscilaciones acimutales de deriva de electrones se han detectado en experimentos recientes, en línea con las oscilaciones medidas por Esipchuk y Tilinin en la década de 1970. A pesar de que estas oscilaciones azimutales de alta y baja frecuencia se conocen desde hace bastante tiempo ya, la física detrás de ellos aún no es clara y su posible relación con el proceso de difusión anómala sigue siendo una incógnita. Este trabajo tiene como objetivo analizar desde un punto de vista teórico y con simulaciones numericas la posible relación entre las oscilaciones acimutales y el transporte de electrones anómalo en motores de Efecto Hall. Con el fin de alcanzar este objetivo principal, dos planteamientos se consideran: analisis de estabilidad lineal local y analisis de estabilidad lineal global. El uso de análisis de estabilidad lineal locales deberá permitir la identificación de los términos dominantes en las oscilaciones. Sin embargo, estos análisis no tienen en cuenta adecuadamente la variación axial de las propiedades del plasma a lo largo del propulsor. Por otro lado, la estabilidad lineal global considera estas variaciones axiales y permitirá determinar cómo se promueven las oscilaciones acimutales y su posible relación con el transporte de electrones.