110GHz微波电离大气产生等离子体过程的理论研究  被引量:13

Modeling of plasma pattern formation in 110 GHz microwave air breakdown

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作  者:周前红[1] 董志伟[1] 陈京元[1] 

机构地区:[1]北京应用物理与计算数学研究所,北京100088

出  处:《物理学报》2011年第12期349-360,共12页Acta Physica Sinica

基  金:国家自然科学基金(批准号:11105018)资助的课题~~

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110GHz微波电离大气产生等离子体的过程进行了理论研究.研究发现:在高气压下等离子体成丝状;中等气压下等离子体先成丝状,在向微波源移动的过程中逐渐向连续的等离子体区域过渡;低气压下电离产生连续的等离子体区域.不同气压下等离子体区域都向微波源方向移动.初始电子数密度分布只影响放电初始阶段的等离子体区域形状,不会影响成丝与否.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.当电场平行于计算平面时,由于沿着电场方向等离子体两端存在强场区,等离子体区域被拉长,在较低的气压下会出现等离子体丝阵.Plasma pattern formation in 110 GHz microwave air breakdown is investigated by numerical solution of fluid-based plasmas equations coupled with the Maxwell equations.It is found that the filamentary plasmas are observed at high pressure,the filamentary plasmas transit to diffuse plasma at medium pressure,and the diffuse plasma is obtained at low pressure.The plasmas region propagates toward the microwave source.The distribution of initial electrons influences merely plasmas pattern at first stage,but not final plasmas pattern.The movements in the directions parallel and vertical to electric field are different.Due to the strong electric field at the poles of the plasmas region,the plasmas are elongated in the direction of electric field,forming the filamentary plasmas at much low pressure in E plane.

关 键 词:110GHz微波 大气电离 等离子体丝阵 

分 类 号:P401[天文地球—大气物理学与大气环境]

 

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