随着宇航探索的深入,电推力器目前已经成为了国家航天事业发展的必需品,其中霍尔推力器由于其优越的性能,当前更是在航天系统中得到了非常广泛的应用。为了更好的理解霍尔推力器的内部物理机制,以便于对霍尔推力器进行进一步优化和性能提升,需要对霍尔推力器的运行过程进行数值模拟分析。当前国内主要使用全粒子模拟方法对霍尔推力器完成模拟分析,然而全粒子模拟方法在计算速度和粒子的使用范围上有较大的局限性。针对这一问题,本文提出一种混合PIC模拟方法,用于更好地对霍尔推力器进行模拟分析。基于等离子物理的基本原理,建立了霍尔推力器混合PIC模拟模型。在该中混合PIC模拟模型中,对霍尔推力器中的离子和电子分别采用不同的方法进行处理。对于霍尔推力器中的离子,对其进行了动力学和运动学分析,使用PIC方法完成离子在每个时间步长后运动过程的追踪。获得离子在每个时间步长的位置后,使用粒子云分室法获取等离子体的密度分布函数。根据电子在通道内的电流守恒方程、扩散电流方程和等离子体的密度分布,可获得在单个时间步长后,霍尔推力器内的新电势分布。随着时间的叠加和程序的不断循环,最终可通过这种方法获取霍尔推力器内等离子体的最终运动状态。在混合PIC算法中,主要分为离子推进部分和电子扩散方程的求解这两部分。对于离子推进部分,本文中使用PIC方法对霍尔推力器内的粒子运动过程成功进行了模拟;对于电子扩散方程的求解,本文搭建了基于有限元数值求解算法的解法器对其进行求解分析。有限元数值求解的解法器在搭建过程中,主要经历了以下四个步骤:有限元网格划分及其信息存储,基函数的推导,有限元弱格式的离散化,边界条件的处理。为了对电子扩散方程进行求解,在有限元数值求解解法器搭建完成并验证其基本功能后,对该解法器进行了三次升级,使得该解法器先后可进一步可完成笛卡尔坐标系下各向异性椭圆型方程的求解、圆柱坐标系下各向同性椭圆型方程的求解以及在圆柱坐标系下各向异性椭圆型方程的求解。通过对解法器运算结果的验证,证实了该解法器的可行性和误差的收敛性,可使用该解法器顺利完成霍尔推力器混合PIC算法中关键控制方程的求解,最终得以搭建霍尔推力器的混合PIC模拟的整体模型,从而用于霍尔推力器的相关研究工作。