微波大气电离产生等离子体过程的理论研究

【摘要】：将描述电磁波的Maxwell方程组和简化的等离子体流体方程组耦合数值求解,对微波电离大气产生等离子体的过程进行了模拟研究。对于单束微波大气击穿,发现在高气压产生的等离子体为分离的丝状结构,中等气压下等离子体为分离的片状或"鱼骨"形结构,低气压下等离子体为连续区域。等离子体区域在垂直于电场方向和平行于电场方向的移动规律不同,后者由于等离子体两端存在强场区,等离子体区域在高气压下沿电场方向被拉长。对于垂直相交相干微波束,只有当初始电子出现在(或到达)强场(干涉加强)处,电子才会被加速并与本底气体发生碰撞电离,在放电的开始阶段,等离子体区域主要沿着强场区运动,并逐渐形成一个由分立的丝状等离子体组成的带状区域。这个带状等离子体区域足够长以后,将等离子体两侧的两束微波分割开,随着时间的推移,在等离子体附近的强场区,先后出现新的等离子体带。比较发现,当其他条件相同时,相干束产生的等离子体区域比非相干束大。