电喷雾推力器锥射流形成的电流体力学仿真

以G往关于电喷雾过程仿真研究对象多局限于低电导率液体，而电喷雾推力器使用的工质主要为高电导率离子液体，推力器工作时，离子液体在强电场作用下形成锥形，并在末端发射出锥形等离子体荷电喷雾。但离子液体受空间电荷、液体内部电流及液面电流的影响较大，电流体力学过程更为复杂，相关仿真研究极为匮乏。本文通过加入未简化的电荷守恒方程，考虑空间电荷及电流对锥射流形成与演化的影响，并耦合高斯定律和Navier-Stokes(N-S)方程求解流场及电荷分布，使用volume of fluid(VOF:流体体积)方法追踪液-气界面的变化，对高电导率液体的电喷雾锥射流形成过程开展了仿真研究。本次仿真工作以庚烷为工质模拟了锥射流形成与演化过程，得到电荷、电势和流场的分布，并与未考虑空间电荷的理想电介质模型进行对比。仿真结果表明，在低电导率情况下，本文模型与理想电介质模型的结果相近；高电导率情况下，本文模型得到的结果与相关实验更加吻合。