等离子表面处理设备二维或三维基于流体的大气放电模拟

如果相对于低气压环境，大气压流体模型需要考虑的粒子种类较多，涉及粒子产生和消失的连续性方程一般为几个，在讨论活化粒子的产生时，可能会有二十多个，而其源项中所涉及的反应可能是上百个。这样的计算就可以在大气压下进行流体模拟。下一步，我们将和大家一起探讨大气等离子处理设备中等离子体数值模拟的相关分析研究。
从大气压射频氦氧放电的伏安特性曲线可以看出，在大气压射频氦氧放电的模拟过程中，已经有十多种粒子和数十种主要的等离子体化学反应被计算在内。此外，还需要特别指出，在大气压放电条件下，带电粒子、短生存期活性粒子和长生存期活性粒子分别对应不同的时间尺度，即亚纳秒到秒甚至分钟量级。
该大气等离子处理设备介绍了如何能够高精度地描述各种活跃粒子，既能捕捉到短生命周期粒子的快速演化，又能捕捉到长生命周期粒子的反应和运动，同时不同时间尺度粒子之间的相互作用也能很好地反映出来。这些都对流体模拟提出了新的要求，也是大气压气体流体模拟中亟待解决的问题。
同时，由于大气等离子处理设备的放电极易由大体积均匀放电转变为聚集放电或丝状放电，再现和解释这种转变，从而避免这种转变，在实际数值模拟研究中已成为一个重要问题。需要在二维甚至是三维空间进行数值模拟研究。借助高效率的算法，二维或三维基于流体的大气压力放电模拟在目前看来是可以实现的，这也是流体模拟的一大优点。
用来模拟大气等离子处理设备下介质阻挡径向演变的二维模拟自然地由于放电强度较大，大气压下气体放电流体模拟中的多尺度问题、计算稳定性等问题比低气压下放电问题更加突出。24760