霍尔推力器是一种广泛应用于空间推进领域的电磁式等离子体加速装置,其中空共轴的圆柱形放电通道是推力器的核心部件之一,通道内部电磁场作用下的等离子体放电特性对推力器的性能具有重要影响。由于放电电压和工质流量是影响推力器通道内等离子体运动的重要参数,因此,研究不同条件下霍尔推力器放电通道内电子与原子的碰撞电离及离子的加速聚焦过程,对霍尔推力器生成高速均匀的等离子体束流具有重要意义。本文根据霍尔推力器放电通道内电磁场与等离子体互相作用过程建立全通道二维物理模型,确定模拟区域及边界条件,采用PIC (Particle-in-Cell)模拟方法数值研究了壁面通道电势、电子温度、离子密度分布随放电电压及工质流量的变化规律；讨论了工质流量对离子电流、推力及推进效率的影响。针对不同放电电压,研究结果表明：当放电电压较低时(250V-350V),电离区位于轴向0.02m附近且轴向分布距离较长,电势分布不随放电电压的升高发生明显变化,电势降集中于通道出口处,加速区轴向范围较小；当放电电压继续升高时(400-650V),电离区逐渐向阳极方向趋近且轴向距离缩短,电势降逐渐向阳极方向轴向扩张,通道内等势线与壁面产生夹角,加速区轴向范围扩大,当放电电压为400V-450V时通道内电子温度发生“突变”；放电电压升至700V时,电离区被压缩至阳极附近,而加速区轴向距离增加较大。改变工质流量对霍尔推力器放电特性的影响研究表明：低工质流量(2-4mg/s)下,随着工质流量的增大,电离区电子数密度增大,加速区位于通道出口处较窄区域且电子温度逐渐增大,电势降主要集中在通道出口处,推力及离子电流逐渐增大,推进效率无明显变化；高工质流量(5-6mg/s)下,电离区趋向阳极方向,加速区出现明显轴向扩张,电势降集中于轴向0.015m至通道出口处,等势线与壁面的径向夹角增大,推力、离子电流及推进效率逐渐下降。