近期，《Physics of Fluids》发表了华中科技大学国家精密重力测量科学中心团队关于电喷雾推进器中电流体自热效应与电流响应的研究工作。研究表明，高导电液体电喷雾过程中电流随温度显著增强，团队通过理论推导与实验验证明确了焦耳热与粘性耗散引起的电流体自热效应是该现象的主导机制，工作为高精度电喷雾推进器在极端温度环境中的性能维持提供了理论支撑。

微牛级电喷雾推进器以高导电离子液体作为工质，通过锥射流-电雾化-静电加速过程产生推力，具有推力高精度连续可调、低噪声、快响应等优势，在空间引力波探测卫星为“超精、超稳”航天器姿态控制中具有重要应用价值。而在轨运行中的温度剧烈变化对电喷雾推进器的精细调控与性能维持带来挑战。团队研究表明，环境温度升高将引起离子液体的电导率升高，使锥射流过程中的电荷传导显著增强，其伴随的焦耳热使泰勒锥尖端温度上升，这种“正反馈”机制进一步加剧了自热效应，导致射流尖端温度远高于环境温度。

图1：锥射流自热效应实验测量装置

团队建立的模型计算表明，自热效应将显著增强泰勒锥表面的电场强度，当超过1 V/nm的阈值时，就会触发离子场蒸发。由于离子场蒸发对温度的敏感度远高于表面电荷对流，因此温度升高时离子蒸发贡献的电流会快速增长，成为电喷雾电流的主要成份。这一发现首次将电流体自热效应、电场增强与离子蒸发三个物理过程关联起来，完整解释了发射电流对的温度响应特性。

图2：（a）锥尖温升与环境温度关系 （b）不同温度下电流增强效应 （c）锥尖场强

基于上述理论研究，研究团队开发了融合表面电荷对流和场致离子蒸发的总电流计算模型。该模型首次将温度、液体属性（导电性、表面张力等）和流量等关键参数纳入统一框架，实现了电流变化的精准预测。该模型为改进电喷雾推进器推力反馈控制策略提供了理论模型。

图3：（a）电流理论计算值与实测结果 （b）电流组分随温度变化关系

华中科技大学国家精密重力测量科学中心博士黄潇博为论文的第一作者，宋培义副研究员和周泽兵教授为论文通讯作者。研究工作获得国家重点研发计划（2020YFC2201004）、国家自然科学基金（52202469）等项目支持。

Xiaobo Huang, Xiaochen Suo, Xingyu Yan, Fulong Wei, Peiyi Song, Zebing Zhou; Electric current of cone-jet increases with temperature: A combined effect of self-heating and ion evaporation.Physics of Fluids1 January 2026; 38 (1): 011702.https://doi.org/10.1063/5.0293412