月面巡视器附近月尘静电迁移特性的数值模拟

针对月尘在月面巡视器附近的鞘层内的迁移和在设备表面的沉积过程开展数值模拟研究。首先,基于质点网格方法获得了巡视器附近的月表鞘层电场分布。在此基础上,分别探究了月表扬起月尘和静电悬浮月尘在鞘层电场内的迁移和在巡视器表面的沉积。研究表明,巡视器对鞘层电场的扰动作用增强了附近的电场,促进了月尘扬起和向巡视器表面的迁移沉积。当太阳天顶角较小或适中时,月尘只有达到临界行驶速度才能迁移至巡视器表面。

尘埃颗粒在射频等离子体鞘层中的非线性共振现象的理论研究

一种自洽的理论模型用于研究尘埃颗粒在射频鞘层中垂直方向的非线性共振现象 .利用射频鞘层动力学模型 ,研究了鞘层电场和尘埃颗粒的充电过程 .考虑作用在尘埃颗粒上的各种作用力 (如重力、电场力、离子拖拽力、中性气体摩擦力及探针的扰动力 ) ,并通过数值求解颗粒运动方程 ,模拟了该尘埃颗粒在探针扰动下的非线性振荡过程 .所得结果不仅很好地再现了最近的实验观察 ,同时还发现这种非线性振动过程与等离子体参数、施加的射频偏压的功率、探针的扰动电位和位置等有着密切的联系 .

大气压纳秒脉冲裸电极放电的粒子模拟研究

大气压纳秒脉冲放电由于能量利用率高、可以生成多种活性粒子且容易形成均匀的放电等优势,在等离子体环境、医学等应用方面具有广阔的前景。为此借助于粒子模拟方法,研究了在裸电极条件下,纳秒脉冲放电的演化过程及放电机理。由于电极表面没有覆盖介质,在脉冲电压施加过程中,只能观察到一次放电,放电电流一般在电压下降沿开始时刻附近达到最大值。在电压上升沿及坪区阶段,鞘层电场持续增强,鞘层厚度逐渐变薄,电子能量概率分布函数存在明显的高能尾部,电子与离子数密度可以达到很高的数值;放电的熄灭主要是由于脉冲电压的下降造成的,即使在脉冲电压下降阶段,由于前面阶段放电剧烈鞘层电场非常强,碰撞电离依旧可以持续一定的时间。通过粒子模拟研究脉冲电压驱动的裸电极放电,并与相应的介质阻挡放电比较,有助于深化对纳秒脉冲激励的放电演化过程与内在机理的认识。

脉冲调制条件下介质阻挡特高频放电特性的数值模拟

大气压条件下,引入脉冲调制是一种有效地提高射频放电稳定性的方法.已有的研究表明,当电源频率提高到甚高频乃至特高频频段的时候,在脉冲调制条件下射频放电会表现出新的放电现象与放电规律.本文借助于流体模型,研究了当电源频率提高至500 MHz,脉冲调制条件下介质阻挡放电的放电特性.数值计算表明,在电压开启的第一个周期内的正负半周期会各出现一次大电流放电的现象,瞬时阳极鞘层的电场结构及介质表面电荷对该现象的产生具有重要影响;并深入研究了占空比、调制频率与电压调制比对该大电流脉冲的影响,以及大电流脉冲在放电从脉冲调制状态过渡到连续状态逐渐消失的过程.本研究将对深入理解脉冲调制参数对介质阻挡放电的影响起到积极作用.