等離子體放電

等離子體放電

Plasma Discharge Simulation

 

放電過程是等離子體物理研究的核心內容,放電等離子體源的放電類型包括 (CCP、ICP、DBD、空心陰極、輝光、潘寧放電、微波放電、電弧放電等)。

專業的等離子體仿真軟件可以提供等離子放電過程及性能監測的仿真能力,能夠給出放電過程中不同階段等離子體的運動特征分布及能量分布等。可以仿真低氣壓中高頻激勵下的容性放電;也可以用于研究幾托到幾百托,甚至更高氣壓下,高頻線圈激勵的感應耦合放電;還可以用來計算有絕緣介質插入的大氣壓下的介質阻擋放電。可以用于放電等離子體源的放電參數以及裝置設計等,也可以用于對微等離子體放電的內部過程進行機理研究。

   

   

 

  

 

放電的激勵形式不同,以及背景中性氣體氣壓的不同,要采用不同的模型和算法。下圖為放電類型和算法的選擇邏輯。

 

 

Ar氣雙頻容性耦合CCP放電模擬

工作氣體為5Pa的Ar,氣體流量為50sccm。上電極60MHz,400W,下電極2MHZ,500W。

采用等離子體流體算法模塊。

 

 


氫氣感性耦合ICP放電模擬

采用等離子體流體混合算法模塊進行H2感應放電的仿真。放電腔直徑250mm、長度220mm。氣壓1Pa,感應線圈:10KW,13.56MHz。

 

 

大氣壓脈沖放電

擊穿過程的開始階段可以分成種子電子產生、電子能量獲得、雪崩幾個部分;此后將發展為流注階段,流注階段主要是高密度等離子體團塊在電場作用下發生整體運動的過程。采用流體混合算法放電模塊。

     

大氣壓長間隙放電

用PIC/MCC算法模擬了30mm間隙火花放電的啟動過程,其中陽極為懸浮電位,即放電過程中被充電導致電位變化。

分叉01.jpg分叉02.jpg分叉03.jpg

分叉04.jpg分叉05.jpg分叉06.jpg


微波放電

將Maxwell方程組和電子密度連續性方程耦合數值求解,對30GHz微波電離大氣產生等離子體的過程進行模擬,在大氣壓下形成絲狀等離子體分布。

 

 

H平面電子數密度分布

 

H平面無量綱電場強度

 

電弧放電

平板間電弧等離子體放電仿真,采用磁流體仿真模型。

 

電流密度分布

 

某時刻電子密度分布


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