SVILUPPO DI UN CATODO CAVO PER APPLICAZIONI SU MOTORI A EFFETTO HALL AD ALTA POTENZA

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Il presente lavoro di tesi descrive l’attività di sperimentazione su un catodo cavo per un motore ad effetto Hall da 5kW e lo studio teorico-numerico del processo di scarica del suddetto catodo nella configurazione di prova. Trattandosi del primo prototipo di catodo per motori ad effetto Hall, interamente progettato al Centrospazio in un precedente lavoro di tesi, l’attività di prova del catodo è stata focalizzata sulle modalità di accensione secondo una procedura di attivazione tipica dei catodi cavi e sulla stabilità della scarica di plasma per alcuni regimi di portata di gas e di tensione anodica. Pertanto si è deciso di provare il catodo in semplice configurazione a diodo. Questo ha richiesto la progettazione di un supporto per il fissaggio sull’impianto di prova IV4, e per i collegamenti con il sistema di alimentazione elettrica e gassosa già in dotazione. I dati sperimentali hanno permesso di determinare la caratteristica elettrica del catodo e di evidenziare al momento dell’accensione una certa instabilità dell’arco tra catodo ed elettrodo mantenitore una volta spento il riscaldatore. Tuttavia con corrente tra catodo ed anodo esterno la scarica è risultata stabile e lo spegnimento del catodo si è reso necessario per non surriscaldare eccessivamente l’anodo. Infine la parte del lavoro di tesi relativa allo studio del modello fisico-matematico della regione di scarica tra catodo ed anodo, ha richiesto una trattazione del plasma come un continuo multi-fluido (elettroni, ioni monovalenti e neutri) fortemente ionizzato. I risultati numerici ottenuti hanno permesso di ricavare gli andamenti delle densità, temperatura, velocità e pressione per le tre specie componenti il plasma. Il buon accordo della caratteristica elettrica del modello con quella ottenuta sperimentalmente suggerisce una parziale validazione del modello stesso.