輝光放電反應腔內帶電粒子瞬態物理特性仿真研究

作者：錢楊,馮音琦,宋曉鵬,黃民雙

摘要：建立了輝光放電圓柱型直流反應腔內等離子體的二維流體數學模型,利用COMSOL軟件的有限元方法求解相應的數學方程,模擬圓柱形直流反應腔內氬氣輝光放電生成的等離子體的瞬態物理特性,獲得反應腔內電子密度、離子密度、電勢、電子溫度等物理量隨時間空間的分布情況;研究電源電壓和潘寧電離反應率對反應腔內等離子體濃度的影響,探究了腔內放電擊穿以及從正常輝光放電到異常輝光放電的發展過程。仿真實驗結果表明,該數學模型清楚地模擬出腔內放電擊穿瞬間帶電粒子密度的變化規律和正常輝光放電生成等離子體的陰極位降區、負輝區、法拉第暗區以及正柱區的特性;適當減小回路鎮流電阻,根據各物理量隨時間空間的分布情況,還可判斷出正常輝光向異常輝光的轉化;微量雜質的提高所引起的潘寧電離效應的有效增加,使反應腔內電子溫度的最高下降幅度達到19%。

發文機構：北京石油化工學院 北京化工大學機械工程學院

關鍵詞：輝光放電二維流體模型帶電粒子物理特性潘寧電離率glow dischargetwo-dimensional fluid modelplasma densityPenning ionization

分類號： O539[理學—等離子體物理][理學—物理]