The characteristics of the arc region of the plasma thruster are investigated from the numerical solutions of the coupled MHD equations and physical properties are studied as system parameters. In this specified analytical model, the flow is assumed to be two-dimensional and steady with all other realistic effects included: the Hall effect, ion slip, dissipations such as viscosity, thermal conductivity, and electrical resistivity. The generalized Ohm's Law is considered here to include the Hall and ion slip terms. And we also study the ideal case neglecting dissipations except electrical resistivity.
The results of the conducted analysis indicate the concentration of current and temperature rise at the trailing edge of anode. The Hall current exerts the harmful effects in lowering the thrust efficiency as well as erosions of the electrodes. The erosion of the cathode can be reduced by using gases of large specific heat ratio as the propellant. The thermal diffusion is found to play a positive role in raising the thrust efficiency and preventing erosion of electrodes.
플라즈마 추진기의 아크영역에서 여러 물리적 현상들을 수치적방법을 이용하여 연구하였다. 작업유체의 흐름을 2 차원이라 가정하고 정상 상태에서 플라즈마의 흐름을 지배하는 방정식을 세워 수치적 해석이 편리하도록 새로운 식을 만들어 해를 구하였다. 홀효과, 이온슬립, 정성, 열전도, 전기저항과같은 실제적인 효과들을 방정식에 포함시켰다.
연구의 결과로 전류가 플러스 전극의 후미에 집중적으로 분포하고 따라서 그 부분의 온도가 높은것을 확인하였다. 홀 전류는 추진효율을 낮추고 전극을 부식시키는 등 좋지않은 효과를 나타내었는데 홀효과를 부작용없이 없애기가 어려웠다. 음전극의 부식을 방지하기 위해서는 다원자분자의 작업유체를 쓰는 것이 유리하다고 판단된다. 열발산이 전극의 부실을 막고 추진효율을 높이는 긍정적인 역활을 하는 것이 발견되었다.
