---

در این پژوهش، مشخصه­ های الکتروگرمایی آند به‌صورت تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور دو زیرناحیه جریان پلاسمای شبه­خنثی و غیرخنثی در نزدیکی دیواره الکترود در نظر گرفته شده­اند. برای ناحیه غیرخنثی یک رابطه بین افت ولتاژ و چگالی جریان با استفاده از معادلات بقای جرم و مومنتوم الکترون ارائه شده است. همچنین، برای تعیین افت ولتاژ و چگالی جریان در زیرناحیه جریان شبه­خنثی، روابطی مبتنی بر معادلۀ میدان مغناطیسی القایی و قانون اهم استخراج شده است. الگوریتم حل پیشنهادی مبتنی بر ارضای شرط پیوستگی جریان است که با استفاده از روش سعی و خطا همگرا می­گردد. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم تحلیلی توسعه داده شده، رانشگر پلاسمایی مغناطیسی دانشگاه پرینستون با جریان تخلیه الکتریکی ۸ کیلوآمپر و دبی­های جرمی ورودی ۴ و ۲۴ گرم بر ثانیه مطالعه شده است. نتایج تحلیلی به‌دست آمده نشان می­دهد که تحت دبی­های جرمی ورودی ۴ و ۲۴ گرم بر ثانیه به ترتیب، مقادیر شار حرارتی در بازه­ ۴۸۰ تا ۱۳۵۰ و ۴۰۰ تا ۱۴۹۰ وات بر سانتی­متر مربع ، چگالی جریان الکتریکی در بازه­ ۲۴ تا ۹۰ و ۳۳ تا ۱۴۰ آمپر بر سانتی­متر مربع و افت ولتاژ در بازه­ ۵,۸ تا ۱۱ و ۴.۹ تا ۶ ولت تغییر می­کنند. الگوریتم تحلیلی، شار حرارتی، چگالی جریان الکتریکی و افت ولتاژ در امتداد لبه آند را مشابه داده­های تجربی پیش­بینی کرده است. مشاهده شده که چگالی جریان و شار حرارتی در نزدیکی وسط لبه آند، جایی که افت ولتاژ آند کمینه شده، بیش­ترین مقدار خود را اختیار کرده است. با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک نشان داده شد که تابع چگالی احتمال سرعت موثر دارای توزیع گاوسی است. بنابراین، تحت این شرایط انتروپی بیشینه شده و در نتیجه نمودارهای چگالی جریان و شار حرارتی قله­ ای شکل شده­اند.

---

اختلاف ولتاژ بین دو الکترود با ضخامت‌های ناهمسان ، در صورتی که میدان الکتریکی در اطراف الکترود تخلیه‌کننده (آند) به حدی قوی باشد که باعث یونیزه شدن گازهای اطراف خود شود اما توانایی ایجاد قوس الکتریکی را نداشته باشد، موجب پدیده تخلیه کرونا می‌گردد. تخلیه کرونا در ابتدا به عنوان پدیده‌ای ناخوشایند شناخته می‌شد اما امروزه کاربردهای مختلفی از جمله استفاده در رانشگرها دارد. در مقاله‌ی حاضر مشخصات جریان ناشی از تخلیه کرونا از قبیل سرعت، تراست، دما، جریان الکتریکی، خطوط جریان و راندمان مورد مطالعه‌ی عددی قرار گرفته است. بدین منظور معادلات الکترواستاتیکی و معادلات نویر استوکس به صورت کوپل و با استفاده از روش المان محدود حل شده‌اند. اعتبارسنجی نتایج بدست‌آمده نشان می‌دهد که بیشترین مقدار خطا در اندازه‌ی جریان الکتریکی، نیروی پیشرانو راندمان نیروی پیشراندر مقایسه با مقادیر تجربی به ترتیب کمتر از ۱۴، ۲ و ۶ درصد می‌باشند. همچنین نتایج نشان می‌دهند که با افزایش ولتاژ اعمالی بر آند، نیروی پیشرانو جریان افزایش، و راندمان نیروی پیشرانکاهش می‌یابد. علاوه براین با در نظر گرفتن اثر گرمایش اهمی در معادله‌ی انرژی مشاهده شد که بیشینه‌ی دما در اطراف الکترود آند رخ می‌دهد.