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多物理场耦合的等离子体特征的数值仿真和实验分析

宋瑞海  张书锋  张明志  Andrew  
【摘要】:低温等离子体数值仿真的基本过程为物理建模、数值计算和数据分析等。等离子体建模需要考虑磁场、电场、流体力学、传热、质量传输、化学反应等一系列现象,是一个真正的多物理场耦合问题。将低温等离子体看成是一个带电的流体,其状态分别用一些宏观物理量来描述。由于放电产生的等离子体的特征时间远小于所研究的宏观时间,而等离子体的特征尺度远小于放电腔室,等离子体的运动行为,可以采用流体力学模型来描述。低温ECR等离子体因具有低气压、高密度、高电离度等优点而被广泛地应用于航天领域,为了分析ECR等离子体参数的分布规律,本文建立了二维轴对称模型,利用Comsol软件对等离子体进行了数值模拟,研究了不同微波功率、气体、流量、温度、磁场等参数对等离子体分布的影响,得出了等离子体电子密度,电子温度,空间电位的分布规律,并且和探针测量的实验结果进行了比对,讨论了影响实验结果的因素。

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