全面电推进技术的应用,为霍尔推力器提供机遇与挑战。航天任务的发展趋势是执行周期更长、目标更多以及距离更远,这对推力器提出上万小时的寿命需求。磁屏蔽技术能有效降低离子对壁面侵蚀作用,壁面侵蚀不再是制约寿命的决定性因素,这一技术在未来霍尔推力器应用中,是必不可少的关键技术。磁屏蔽技术一方面是形成向阳极凹陷外推磁场,另一方面要保证壁面与磁力线相匹配。基于这两方面问题,本文对磁屏蔽霍尔推力器磁场与壁面形貌的匹配优化过程展开仿真分析。首先,优化Full-PIC程序。根据电子在通道内运动特征,将通道分区。确定不同区域电导率和电子传导过程。传统霍尔仿真中,以通道为界限区分内、外Bohm系数,而磁屏蔽推力器中优化为按磁场梯度区分Bohm系数。从而实现对出口到最大磁场强度位置,正梯度磁场对电子的抑制过程的仿真。并通过实验数据修正Bohm系数的选取,确保仿真结果真实可靠。其次,研究磁力线与壁面匹配模式下,磁场外推程度对放电特性的影响。通过改变磁极、磁屏相对位置与角度,得到最大磁场强度相同但外推程度不同的磁场结构。通过数值仿真研究发现,随磁场的外推,电离和加速区位置也向下游移动,显著影响了电离区所在位置原子密度和高能离子与壁面相互作用关系。壁面与特定磁力线匹配时,均能达到较好的磁屏蔽效果。通过性能特性与磁屏蔽效果,选取最优外推磁场,并选定适合阴极的安装位置。进而,设计与不同磁力线相匹配的壁面形貌,通过PIC仿真分析不同匹配下放电特性的异同点,选取最优匹配磁力线。磁力线的选取显著影响渐扩区域通流面积,决定通道中原子密度分布,影响电离、加速特征。匹配位置更靠近出口段时,有较好的性能和较为严重的壁面侵蚀,根据性能和侵蚀择优选取合适的壁面形貌。最后,考虑实际加工过程与工程化应用中存在的问题。应用磁屏蔽磁场,可以保证推力器有较长的寿命。采用直通道的壁面形貌,加工简单且对精度要求较低。且倒角形貌越小,适当延长直通道长度,有利于性能的提升。对于任务需求来说,具有更高的总冲,任务完成能力更强。此外,过匹配形貌也能满足磁屏蔽效果。通过研究过匹配形貌下放电特征,分析工程应用中过匹配形貌的应用价值。