大气压下表面波等离子体电磁模型数值模拟与参数研究

本文主要探讨的是基于电磁模型的大气压表面波等离子体的数值模拟方法。近几十年来，由于大气压等离子体放电技术的优势，如无需真空设备、成本降低以及在表面处理、材料制备和辅助燃烧等领域展现的广泛应用潜力，研究重点转向了这种非平衡等离子体的生成和特性优化。微波激发的等离子体，由于其电子密度高、温度可控、能量耦合效率好且安全性良好，被广泛应用于各种装置，如微波等离子体炬。 微波等离子体的产生通常依赖于波导和谐振腔，但文献[7]介绍的表面波激发模式则打破了这一限制，能够在远离发生器的位置产生稳定的等离子体射流，这种射流在空间和时间上的连续性使其区别于高压脉冲放电等传统方式。然而，与微波放电相关的电磁波模式使得表面波等离子体的数值模拟变得复杂，需要高级的计算资源，包括电磁模型、碰撞辐射模型、流体模型和自洽模型等。 电磁模型作为一种简化的方法，它假设等离子体为电介质，主要关注电磁波的传播和能量守恒，对于参数设计和源性能研究非常有效。然而，以往的研究主要集中在低气压环境下，当提升到大气压时，等离子体的性质会发生显著变化，如碰撞频率增加、临界密度提高，这些都会影响电子和离子的产生、损失过程以及能量转换。因此，本文的创新之处在于将电磁模型应用到大气压表面波等离子体的模拟中，旨在建立精确的模型，通过实验验证其有效性，并研究外部控制参数对等离子体行为的影响。 具体来说，文章将详述大气压下表面波等离子体的电磁模型建立过程，如何处理高气压条件下的碰撞效应，以及如何调整模型以适应新的物理条件。此外，实验数据的对比分析将是验证模型的关键步骤，这有助于揭示大气压下等离子体行为的新规律，为实际应用提供理论指导。这项研究对于理解大气压表面波等离子体的产生机制、优化其性能以及推动相关技术的发展具有重要意义。