气体放电中等离子体流体模型的级数解  被引量:1

The series solution of plasma fluid equations in gaseous discharge

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作  者:刘福平[1] 房同珍[2,3] 陈强[1] 王安玲[1] 

机构地区:[1]北京印刷学院,北京102600 [2]中国科学院物理研究所,北京100080 [3]中国国际核聚变能源计划执行中心,北京100038

出  处:《中国科学:物理学、力学、天文学》2011年第10期1166-1178,共13页Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica

基  金:北京市高等学校人才强教计划(编号:PHR201107145);国家自然科学基金(批准号:10705049)资助项目

摘  要:数值模拟技术已成为低温等离子体研究的一种有效方法,然而由于耦合性极强的电子、正负离子方程组"刚性问题"的存在,使模拟计算受到很大限制,这是等离子体模拟所面临的困难.本文针对气体放电中多离子等离子体流体模型,考虑正负离子、电子间的相互碰撞作用及正负离子、电子的产生消耗和迁移扩散问题,对一般初始边界问题,基于分离变量法,导出了一维形式的正、负离子、电子密度随时间空间变化的级数解,获得了气体放电过程中正、负离子、电子密度时空分布一维形式的解析表示.由于研究的出发点是基于一般形式的带电粒子及电势边界条件,并未涉及具体的电极上电压施加方式,因此本方法不仅适用于直流放电过程而且还适应于交流放电过程.The numerical simulations have become an effective method for the study of low-temperature plasma discharges,however,because there exists stiff problem for the equations of plasma discharges,applied range of the numerical simulation is restricted.This problem is a difficult problem that the numerical simulation of plasma discharges is confronted with.In this paper,considered the collision effect between ion and neutral particles,generation and disappearance of ions and electrons,transfer and diffuseness of ions and electrons,and considered the generic problem of initialization and boundary value,based on the method of separate variables we have derived the space-time evolvement formulae of electron and ion densities from the plasma fluid equations and its governed equation with sine series,obtained the analytical expressions of electronic and ionic densities in the gaseous discharging for one-dimensional model.Because the study is based on generic problem for the plasma fluid equations and boundary condition,this method has a good adaptability,which can be used to study both the problems of DC discharge and that of AC discharge

关 键 词:流体模型 等离子体流体方程级数解 刚性问题 

分 类 号:O461[理学—电子物理学]

 

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