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日程安排 ▪ COMSOL低温等离子体建模简介 ▪ 感应耦合等离子体 ▪ 直流放电案例操作 ▪ 微波放电等离子体 ▪ 等离子体全局模型 ▪ 平衡放电等离子体 ▪ 容性耦合等离子体 ▪ 等离子体相关多物理场耦合 ▪ 等离子体模型调试技巧 ▪ 5.5等离子体模块新功能介绍 平衡放电接口 ▪ 基于磁流体理论模拟离子体问题 ▪ 从宏观角度模拟等离子体现象 ▪ 而不是直接求解等离子体的电子 数密度等 ▪ 常用于模拟电弧，等离子体炬等 案例操作—感应耦合等离子体炬 ▪ 大气压下通过感应电流维持的氩 等离子体 ▪ 气体的温度会升到很高，超过 10,000[K] ▪ 本模型输入功率为11[kW] 张量形式的电子传递特性 ▪ 等离子体模块可以使用张量形式的电子迁移率、扩散率、能量迁移率 和能量扩散率 ▪ 这样一来就可以模拟Hall推进器 电子迁移率vs 磁通密度分量 案例操作——偶极子ECR源 ▪ 该案例分析了由电子回旋共振(ECR)维持偶极微波等离子体源 静磁场结果 基于函数的网格自适 应细化自动对ECR表 等离子体参数 面进行网格细化 计算结果 本体气体流动 ▪ 通过可压缩Navier-Stokes 方程增加一个改进形式的热源来确定中性 气体流动 ▪ 能量守恒方程右侧最后一项可以维持较高压力情况下分子气体的温度 三维电感耦合等离子体反应器 ▪ 电介质窗顶部放置方形线圈，线圈激励频率为13.56[MHz] ▪ 气体同两个端口流入，一个端口流出 报错排查 计算一开始出错: ▪ 未设置质量守恒 ▪ 初始质量分数≤ 0 ▪ 入口/出口边界上物质质量分数和初始值不匹配 ▪ 未设置电中性 报错排查 计算过程中出错: ▪ 质量分数趋于0 化学反应体系不完备 ▪ 压强过高(反应速率过高) ▪ 电子温度过高 (~50) 比如将反应2 从表中删除，则Ar* 会消耗但不会生成 ▪ migration ≫ diffusion 报错排查 计算过程中出错: ▪ 质量分数趋于0 化学反应体系不完备 ▪ 压强过高(反应速率过高) ▪ 电子温度过高 (~50) 这两种情况通常发生在介质阻挡 放电中，因为存在丝状放电和电 ▪ migration ≫ diffusion 击穿的情况 报错排查 计算过程中出错: ▪ 网格太粗等离子体中的发生的细节不能被网格解析： 德拜长度必须被充分解析 空间电荷区必须被充分解析 鞘层 微波等离子体中，临界等离子密度等值线内部区域的网格必须非常细 (7.6E16/m3,2.45GHz的氩气放电) 在ECR反应器中，临界磁通密度也需要解析，可采用自适应网格 稳定性 ▪ COMSOL应用对数形式方程，当粒子密度接近0时会很难收敛 ▪ 为防止此问题，在源项上添加了一个附加项: 电子密度 Re = N A exp(−ln( n )) e ( )
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