辉光放电反应腔内带电粒子瞬态物理特性仿真研究

论文摘要

建立了辉光放电圆柱型直流反应腔内等离子体的二维流体数学模型,利用COMSOL软件的有限元方法求解相应的数学方程,模拟圆柱形直流反应腔内氩气辉光放电生成的等离子体的瞬态物理特性,获得反应腔内电子密度、离子密度、电势、电子温度等物理量随时间空间的分布情况;研究电源电压和潘宁电离反应率对反应腔内等离子体浓度的影响,探究了腔内放电击穿以及从正常辉光放电到异常辉光放电的发展过程。仿真实验结果表明,该数学模型清楚地模拟出腔内放电击穿瞬间带电粒子密度的变化规律和正常辉光放电生成等离子体的阴极位降区、负辉区、法拉第暗区以及正柱区的特性;适当减小回路镇流电阻,根据各物理量随时间空间的分布情况,还可判断出正常辉光向异常辉光的转化;微量杂质的提高所引起的潘宁电离效应的有效增加,使反应腔内电子温度的最高下降幅度达到19%。

论文目录

• 1 实验装置及物理模型
• 2 二维流体数学模型
•   2.1 放电等离子体的电子密度方程与电子能密度方程
•   2.2 放电等离子体的离子和原子的输运方程
•   2.3 反应腔内等离子体的边界条件
• 3 仿真实验系统建模和实验内容
• 4 仿真实验结果与分析
•   4.1 低电压放电电子密度的变化
•   4.2 正常辉光放电阶段带电粒子密度、腔内电势及电子温度的分布
•   4.3 微量杂质对辉光放电电子密度和电子温度的影响
• 5 结论与展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 钱杨,冯音琦,宋晓鹏,黄民双

关键词: 辉光放电,二维流体模型,带电粒子物理特性,潘宁电离率

来源: 北京石油化工学院学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

专业: 物理学

单位: 北京石油化工学院北京市光机电重点实验室,北京化工大学机械工程学院

基金: 北京市自然科学基金资助项目(3172012)

分类号: O53;O461.21

页码: 71-78

总页数: 8

文件大小: 1162K

下载量: 105