等离子体粒子输运模拟计算

在考虑经典扩散、电子碰撞电离、激发和电荷交换条件下,数值模拟了托卡马克等离子体粒子的输运行为,计算了中性氢密度的空间分布,在日冕模型下得出了粒子体发射系数的空间分布,与测量结果相符．讨论了粒子入射速度对粒子约束时间的影响,结果表明反射粒子入射速度直接决定粒子约束时间的大小和空间分布。     

中性束注入等离子体产生的快离子空间分布数值模拟

本文数值模拟研究了中性束注入等离子体产生的快离子空间分布,讨论了快离子空间分布随中性束在等离子体中平均自由程变化情况.采用HL_2A装置参数模拟了线束和扩散束两种情况下快离子的空间分布,结果表明束粒子在等离子体中的平均自由程对束的沉积剖面影响较大,当平均自由程与小半径相当时快离子密度分布在在磁轴处有一个较大的峰值.     

Tokamak中中性粒子注入的Monte-Carlo模拟

应用Monte-Carlo方法，模拟了Tokamak装置中的中性粒子的输运过程，模型考虑了中性粒子在等离子体中的电荷交换、电子碰撞电离、离子碰撞电离等离化过程，以HT-7 Tokamak为例，计算了在注入超声速中性氢粒子时所产生的氢原子密度空间分布．模拟结果表明：随着注入中性粒子束初始能量的增加，中性粒子束在等离子体中的渗透距离相应增大；而中性粒子在Tokamak中的密度随着注入通量的增加也相应增加．模拟计算所得的氢原子密度空间分布与经典估计方法的结果在Tokamak中等离子体的边界处较一致。     

超高速碰撞电磁效应数值模拟

采用理论分析和数值模拟结合的方法对超高速碰撞产生等离子体问题进行研究. 通过SPH方法,建立二维轴对称模型,针对不同碰撞速度进行数值模拟,对比不同时刻碎片云的形状以及膨胀速度,验证数值模拟的正确性;利用Thomas-Fermi模型,计算超高速碰撞过程中SPH粒子的温度,对于发生汽化的部分考虑其产生的等离子体参数;以统计物理学为基础,基于化学反应动力学原理,建立了非热平衡等离子体电子数密度、电子温度、宏观温度以及内能之间的关系,用以计算超高速碰撞过程中产生等离子体的参数. 给出不同时刻碰撞产生的总电荷数随时间的变化,将数值模拟结果与文献中经验公式结果进行对比,验证了本文中计算超高速碰撞产生等离子体方法的正确性.     

热丝助进氢等离子体中电子及活性粒子输运过程的蒙特卡罗模拟

目的 研究热阴极直流放电氢等离子体中电子及活性粒子输运过程.方法 Monte Carlo模拟方法.结果 建立了电子及活性粒子在氢等离子体辉光放电中的输运模型,得到了荷能粒子在放电空间的能量分布,空间分布以及发生各种化学反应的频率分布.结论 模拟结果与有关文献报道的实验结果对比,取得了较好的一致性,可利用于更多有氢等离子体参与的实验研究.     

粒径呈幂律分布的颗粒气体中的速度分布特性

采用分子动力学模拟研究受到边界加热机制作用的粒径呈幂律分布的颗粒气体中速度分布函数的特性.研究发现颗粒系统的速度分布函数P(v)偏离高斯分布,且随着系统的弹性恢复系数η、面积分数φ(所有颗粒的总面积与模拟区域面积之比)、系统的颗粒总数和粒径分形维数D的改变,速度分布函数中的指数α呈现出了α<2的一系列值,并不存在α＝1.5的普适值.此外,随着弹性恢复系数η的减小、面积分数和系统的颗粒总数N的增加、粒径分形维数D的增大,系统颗粒的速度分布偏离高斯分布的程度加剧.     

微观物理模拟水驱油实验及残余油分布分形特征研究

研究制作了能真实反映岩石孔隙结构的微观仿真孔隙模型,应用微观渗流物理实验模拟技术和图像分析技术,开展了微观模型水驱油物理模拟实验,对水驱油过程及微观物理模型中残余油的形成和分布进行了观察,模拟了不同驱替速度、孔隙结构、粘度比等条件下的水驱过程.应用分形几何学的基本理论,给出了数盒子法和R/S分析法定量研究微观残余油分形特征的关系式,结合水驱油残余油分布图像,建立了用分形维数定量表征残余油及空间分布的测定方法.研究结果表明,随驱替速度增大,形成的残余油量减少;随原油粘度增大,形成的残余油量增多.容量维数表征了残余油的多少,它与残余油饱和度、孔隙结构有关;分形维数则表征了残余油空间分布的非均质性,分形维数越大,残余油空间分布的非均质性越强.     

非相对论麦氏分布等离子体介质磁导率的分析

等离子体作为物质的第4态,与一般物质有着不同的特性,尤其是电磁性能更为复杂。本文研究非相对论麦氏分布等离子体介质的磁导率。在导出非相对论麦克斯韦粒子分布情况下的介电常数后,根据Silin提出的各向同性等离子体中磁导率与介电常数的关系,数值计算频率一波数空间的磁导率。结果表明,等离子体磁导率在频率一波数空间的分布与粒子密度及其温度有关。     

气凝胶分形结构的生长机制模型与计算机模拟

探讨了气凝胶形成过程的分形动力学特征,在扩散限制集团凝聚（ＤＬＣＡ）模型的基础上,考虑溶胶粒子的密度和能量分布对凝胶化过程的影响,建立了关于气凝胶分形结构生长机制的溶胶活性粒子模型．利用Ｃ语言编制了模拟凝胶生长过程的软件,该软件具有图形模拟和数值模拟两种功能,主要输入参数为溶胶粒子密度和溶胶反应的活化能以及图形边界条件,当模拟凝聚到一定程度时,软件可自动存储图形数据．利用该软件对气凝胶的分形生长过程进行模拟,得到了形成凝胶的各阶段分形图像,以及凝胶分形维数的变化,确定了气凝胶分形结构生长的两种模式．     

稀薄等离子体羽流稳态流动粒子模拟

以稳态等离子体推力器羽流为研究对象,基于单元粒子法一直接模拟蒙特卡罗法混合法,建立数值仿真模型,研究流场电势、电子数密度、离子电流密度分布,通过与实测数据及已有模拟结果的比较验证模型.电子动量方程简化中,考虑电子和离子与中性粒子的碰撞效应,采用交替方向隐式法求解等离子体电势,所得仿真结果优于忽略该效应的Boltzmann模型,尤其是在流场翼部.本研究对电推力器的污染评估具有参考价值.