物理学报
物理學報
물이학보
2013年
5期
254-260
,共7页
赵朋程%廖成%杨丹%钟选明%林文斌
趙朋程%廖成%楊丹%鐘選明%林文斌
조붕정%료성%양단%종선명%림문빈
微波气体击穿%电子能量分布函数%流体模型%玻尔兹曼方程
微波氣體擊穿%電子能量分佈函數%流體模型%玻爾玆曼方程
미파기체격천%전자능량분포함수%류체모형%파이자만방정
microwave breakdown in gas%electron energy distribution function%fluid model%Boltzmann equation
用流体模型研究高功率微波气体击穿时,电子能量分布函数常被假设为麦克斯韦分布形式,此假设可能将给模拟结果带来较大的误差.通过求解玻尔兹曼方程,得到非平衡状态下的电子能量分布函数.分别将上述两类分布函数引入到流体模型中,对氩气击穿进行了数值模拟.结果表明,基于非平衡分布函数得到的击穿时间与粒子模拟结果符合得很好,而当平均电子能量较低时,麦克斯韦分布函数的高能尾部导致了较短的击穿时间.最后,采用非平衡分布函数计算了不同压强下的氩气击穿阈值,发现其与实验结果基本符合.
用流體模型研究高功率微波氣體擊穿時,電子能量分佈函數常被假設為麥剋斯韋分佈形式,此假設可能將給模擬結果帶來較大的誤差.通過求解玻爾玆曼方程,得到非平衡狀態下的電子能量分佈函數.分彆將上述兩類分佈函數引入到流體模型中,對氬氣擊穿進行瞭數值模擬.結果錶明,基于非平衡分佈函數得到的擊穿時間與粒子模擬結果符閤得很好,而噹平均電子能量較低時,麥剋斯韋分佈函數的高能尾部導緻瞭較短的擊穿時間.最後,採用非平衡分佈函數計算瞭不同壓彊下的氬氣擊穿閾值,髮現其與實驗結果基本符閤.
용류체모형연구고공솔미파기체격천시,전자능량분포함수상피가설위맥극사위분포형식,차가설가능장급모의결과대래교대적오차.통과구해파이자만방정,득도비평형상태하적전자능량분포함수.분별장상술량류분포함수인입도류체모형중,대아기격천진행료수치모의.결과표명,기우비평형분포함수득도적격천시간여입자모의결과부합득흔호,이당평균전자능량교저시,맥극사위분포함수적고능미부도치료교단적격천시간.최후,채용비평형분포함수계산료불동압강하적아기격천역치,발현기여실험결과기본부합.
The electron energy distribution function (EEDF) is usually assumed to be of the Maxwellian distribution in the fluid model in the simulation of high power microwave breakdown in gas. However, this assumption may lead to some large errors in the simulations. In this paper we compute the non-equilibrium EEDF via solving the Boltzmann equation directly, and incorporate it into the fluid model for argon breakdown. Numerical simulations show that the breakdown time obtained by the fluid model with the non-equilibrium EEDF accords well with the Particle-in-cell-Monte Carlo collision simulation result, while the Maxwellian EEDF has higher energy tail and results in faster breakdown time at low mean electron energy. Based on the non-equilibrium EEDF, the dependence of the breakdown threshold on the pressure predicted by the fluid model accord well with the argon breakdown experimental result.