含杂质一维原子链热导Monte Carlo模拟

在弹性碰撞模型基础上,采用Monte Carlo随机抽样计算方法,并考虑局部温度控制局部碰撞顺序,我们研究掺杂对一维原子链热导的影响.对等质量一维原子链的热导模拟结果显示出一个非常稳定的平衡态,呈现出一个近似的温度梯度分布,满足Fourier定律.当链中含单个杂质时,杂质质量和位置都会使整个链的温度分布发生改变,杂质附近的温度振荡幅度最大,而且杂质质量相差越大,杂质附近的温度振荡幅度越大,杂质原子附近因巨大的热运动差异会导致断裂发生.链上原子质量无序分布时,无序度越大,高温端的端口处温度差越大,越容易发生断裂,而且无序度δ>1.0,链的中部虽有较大振荡,但仍呈现线性分布,满足Fourier定律.

复合绝缘子表面电荷动态积聚过程的PIC/MCC模拟

局部放电是绝缘子表面电荷的主要来源。为了研究局部放电的复合绝缘子表面电荷的动态积聚过程,采用粒子网格法(PIC法)与Monte Carlo碰撞模型(MCC模型)相结合的方法(PIC/MCC法)跟踪了带电粒子运动轨迹,同时充分考虑了电子与气体分子之间的各种碰撞过程以及带电粒子空间分布对绝缘子电场的影响。计算结果表明:电子在电场作用下将运动到复合绝缘子阴极侧伞裙表面以及护套表面从而形成电荷积聚,伞裙表面电荷积聚量沿半径即径线方向先增加后减少,护套表面电荷积聚量则呈现出阴极侧较多的特点。比较计算结果与实验结果,其一致性较好,表明PIC/MCC法适用于模拟复合绝缘子表面电荷的动态积聚过程。

SF_6/N_2混合气体放电过程的PIC/MCC仿真模拟

为了研究SF_6/N_2混合气体中圆柱形绝缘子的放电过程,采用粒子网格法(PIC法)与蒙特卡罗碰撞模型(MCC模型)相结合的方法 (PIC/MCC法)仿真模拟了放电过程中带电粒子的运动轨迹,同时充分考虑了电子与SF_6分子及N_2分子的各种电离碰撞过程以及复合过程。仿真结果表明:放电过程中,电子主要与SF_6分子发生电离碰撞过程以及复合过程。放电过程初始阶段,空间电子数呈现出上下波动的规律,当t≥20 ns时,空间电子数将迅速减少直至完全复合。此外,在整个放电过程中,正离子分布范围始终大于负离子分布范围。PIC/MCC仿真模拟从纯微观角度展现了SF_6/N_2混合气体放电过程,对研究SF_6/N_2混合气体放电过程具有重要意义。

基于IFE-PIC和MCC方法的离子推进器加速栅极孔壁腐蚀机理仿真

离子推进器的寿命直接影响航天器的使用年限,推进器加速栅极腐蚀是影响其寿命的主要因素。为了了解离子推进器加速栅极孔壁腐蚀机理,利用基于浸入式有限元与粒子模拟(IFE-PIC)结合法和Monte Carlo碰撞(MCC)方法的三维数值模拟程序,对离子运动、电荷交换(CEX)碰撞以及加速栅极腐蚀进行了模拟。研究结果表明,加速栅极电压的变化对加速栅极孔壁的腐蚀深度影响很小,屏栅极电压的变化会对加速栅极上游区域的CEX离子能量产生变化,影响加速栅极孔壁腐蚀;轰击加速栅极孔壁的CEX离子源自加速栅极上游、加速栅极孔内和加速栅极下游3个区域,并且源自加速栅极上游区域离子能量比源自加速栅极下游区域和加速栅极孔内离子能量大的多,加速栅极孔壁腐蚀主要由源自加速栅极上游的CEX离子对加速栅极孔壁撞击造成。