COMSOL等离子体模拟应用成果分享.docx

文档介绍：COMSOL 等离子体模拟应用成果分享
对于各个计算组织，等离子体的模拟一直是个极大的挑战，有很多不同近似程度的模拟计算方法。包括完 整的动力学计算方法，流体近似方法和关于漂移扩散方程的方法。近几年来，有人用 Fokker-Planck COMSOL 等离子体模拟应用成果分享
对于各个计算组织，等离子体的模拟一直是个极大的挑战，有很多不同近似程度的模拟计算方法。包括完 整的动力学计算方法，流体近似方法和关于漂移扩散方程的方法。近几年来，有人用 Fokker-Planck 方程处 理等离子体中的电子，同时把离子当作流体进行耦合计算，获得了很好的计算结果。本章我们将介绍基于 通用 Fokker-Planck 方程的计算求解过程，并通过一个具体实例得到电容放电过程的电子密度分布。希望通 过该简单模型使读者对等离子放电建模过程有个初步的了解。
5 I m UJ E
各种工业等离子体应用“过程”中都存在一个关键步骤。历史上曾采用各种不同方法对等离子体进行简化建 模，分别对应于不同层面问题所需准确性。这些层面包括：
完整的动力学模型（多组分Boltzmann方程）；
使用Monte-Carlo方法的颗粒模拟；
Fokker-Planck 近似；
多尺度流动模型（也被称作漂移扩散模型）。
TJ- uo---sqEMP>」M->t>
T) uQPInqyw-p 孙 HTO布=
fl 6
□.0
4 2
o0.
Parthtle (eJ斗
Tima = o.^s
dstrlbutl on o c o c o w jtt tn b* -t
—
—-ODE
■— FEU LAB | I
Parl4Ela (nusl
Tima = 14
ODE FEMLAB
Parisi# v^oc1
SimiUE
各时间步长下 Fokker-Planck 和 Monte Carlo 方法的对比
出于种种原因，使得等离子体的建模和模拟非常困难。首先，最直接的使用多流体方程的模型不能反应相 关的等离子体物理过程。其次，“水动力学”系数完全取决于研究的特定问题，不能作为纯气体或液体的常 数简单测量。最重要的一点是，完整的动力学模型包括Boltzmann方程，计算求解非常困难。
对于完整动力学模型和流动模型之间的需求空白，通常采用Fokker-Plane