航天器等离子体相互作用软件参数设置教程(i)

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SPIS（航天器等离子体相互作用软件）是一款功能强大且先进的三维建模工具，用于模拟航天器与等离子体的相互作用，能够模拟与航天器充电相关的多种现象。SPIS 包含一个基于非结构化网格的先进三维静电等离子体求解器，能够动态模拟复杂且真实的几何形状周围的精细鞘层结构。SPIS 集成了多种模型（混合模型/全 PIC 模型/回溯模型等），能够处理大规模的等离子体条件和物理过程。

多年来，SPIS 已成为欧洲航天器充电分析的事实标准参考工具。

如今它已演变成几种不同的版本：

• SPIS-SC 用于表面电荷分析。它包含了多年来不断改进的多项功能：

• GEO/LEO，增加 GEO/LEO 任务的表面充电分析和快速工程分析；

• SCI，为表面等离子体相互作用领域的高级研究和科学应用提供支持；

• DUST，增加了尘埃等离子体及其与着陆器相互作用的建模，并考虑了月球或小行星的地面地形。

• EP，增加了对电推进器对空间系统影响的建模。

• SPIS-IC 专注于内部充电分析

• SPIS-ESD 专门用于对太阳能电池阵列上的静电放电进行建模

本推送将着重讲述在SPIS 6.2版本中进行推力器的自定义设定，

自定义推力器参数的核心思路：

在SPIS设定过程中代入我们想要研究的航天器模型geo文件之后，我们需要在group editor中对集合文件的每个表面进行定义。推力器通常也作为“Spacecraft surface group”。

表面定义过程中，这些通用参数可以按照实际仿真情况设置。注意Device property一项，在SPIS中已经预装载了一部分典型推力器的参数。

其中

ASPOC 通常指 Active Spacecraft Potential Control，也就是航天器主动电位控制装置。它常见于空间等离子体探测任务，用离子发射来调节航天器带电状态。

适合：

航天器主动电位控制小电流离子发射器空间探测载荷电位控制

Thruster: Fittable Maxwellian

这是“可拟合的 Maxwellian 推力器源项”。它的思路是：用 Maxwellian 分布描述喷出粒子，再通过参数拟合实验数据或目标分布。

适合：

已经有实验测得的角分布/能量分布想用 Maxwellian 形式拟合真实羽流需要把实测曲线反推成源项参数

Thruster: Generic

这是比较通用的推力器源项。它通常允许你定义：

粒子种类质量流量电流速度温度角度分布径向分布发散角

SPIS 文档里提到，通用分布可以用径向分布、角向分布、1D 表格分布、divergence/innerdivergence 等方式定义粒子发射方向和强度分布。

适合：

自定义推力器出口分布有实验参数但没有完整厂商模型要逐步调质量流量、电流、速度、发散角

Thruster: In-LMIS

In-LMIS 一般可以理解为 Indium Liquid Metal Ion Source，也就是铟液态金属离子源。

适合：

铟离子源FEEP / LMIS 类微推进或电位控制源小推力、高比冲、金属离子发射

Thruster: Maxwellian

它用 Maxwellian 或类 Maxwellian 分布来描述推力器喷出的粒子。SPIS 文档说明 Maxwellian thruster 通常需要定义 current、temperature、Mach number，或者由 density、massflow、velocity 等参数计算得到。

适合：

第一轮自定义推力器只知道质量流量、电流、电压、速度估算想控制粒子数和源项强度需要快速跑通

Thruster: Maxwellian 1D

这是 Maxwellian 的一维分布版本。它更适合你有一条一维分布曲线时使用，例如：

角度 θ — 电流密度角度 θ — 粒子通量径向 r — 通量分布

Thruster: Maxwellian Legacy

这是旧版 Maxwellian 推力器模型，主要用于兼容旧工程或旧参数格式。

适合：

打开老版本 SPIS 工程复现别人旧项目旧模型只能用 legacy 参数

未完待续......