【摘 要】
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针对表面波等离子体模拟复杂程度高和计算工作量大的问题,提出基于电磁模型来开展大气压等离子体的数值模拟.根据表面波等离子体的放电特性,合理建立和简化电磁模型.通过对比实验诊断与数值计算结果,验证了模型的可靠性及其参数适用范围,拟合得到的电子有效碰撞频率((1.5±0.25)×1011 s?1)与实验测量值吻合.在此基础上,重点考察了外部控制参数(介电常数、激励频率(2.45 GHz和915 MHz)、放电管几何尺寸(壁厚和内径))对等离子体密度和电磁参数(电场分布和传播常数)等的影响.结果表明,电子密度及其
【机 构】
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盐城工学院信息工程学院 江苏 盐城 224051;盐城工学院光电信息技术研究所 江苏 盐城 224051;盐城工学院汽车工程学院 江苏 盐城 224051
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针对表面波等离子体模拟复杂程度高和计算工作量大的问题,提出基于电磁模型来开展大气压等离子体的数值模拟.根据表面波等离子体的放电特性,合理建立和简化电磁模型.通过对比实验诊断与数值计算结果,验证了模型的可靠性及其参数适用范围,拟合得到的电子有效碰撞频率((1.5±0.25)×1011 s?1)与实验测量值吻合.在此基础上,重点考察了外部控制参数(介电常数、激励频率(2.45 GHz和915 MHz)、放电管几何尺寸(壁厚和内径))对等离子体密度和电磁参数(电场分布和传播常数)等的影响.结果表明,电子密度及其轴向梯度随着介电常数、激励频率和壁厚的增加而增大,而随着内径增大而减小.在电场分布上,维持等离子体的电场主要是表面波的轴向分量Ez.随着微波激励频率的降低,表面波在等离子体内的趋肤深度增加,Ez的径向分布变得更加均匀.表面波的衰减常数α和相位常数β随介电常数和壁厚的增加略微增大,而随频率和内径的增加显著减小.模拟结果定性分析了实验放电参数与外部控制参数的关联性.
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