等离子体激励气动力学过程仿真 lisen • 2024 年 7 月 29 日 • 74阅读 · 项目背景 等离子体激励是等离子体在电磁场力作用下运动或气体放电产生的压力、温度、物性变化,对气流施加的一种可控扰动。属于空气动力学、气体动力学与等离子体动力学交叉前沿领域。本项目中仿真了尖端放电过程中等离子体对环境气体的扰动过程。 · 项目背景 1、Ar等离子体机理 本项目中根据相关文献,将Ar放电过程整理为7个反应组成的反应体系,其中电子碰撞反应5个,化学反应2个,主要的离子来源于Ar+。并考虑各种激发态粒子和离子在表面的反应。 2、等离子体流体模型 根据漂移-扩散理论建立电子输运方程、电子能量守恒方程和重粒子输运方程,静电场的计算采用泊松方程。其中电子能量分布函数(EEDF)采用麦克斯韦分布,通过对碰撞截面积分计算相关反应速率。 3、等离子体与气体分子间的动量和能量传递 根据放电空间离子和中性粒子的速度差计算动量和能量传递项,并将这两项耦合到流动传热模型中求解。 4、流动传热计算 由于大气压等离子体电离度较低,忽略等离子体对气体宏观性质的影响。将动量和能量传递项耦合到N-S方程和能量守恒方程,求解气体运动过程。 · 仿真结果 尖端放电 直流激励放电 不同时刻气体气压变化 直流激励气压a 直流激励气压b 直流激励气压c 直流激励气压d