两种典型环境中尘埃等离子体输运动力学特性

发布时间：2023-03-13 20:10

　　尘埃等离子体是由电子、离子、中性分子和大量带电尘埃颗粒组成的复杂等离子体系统,其广泛存在于空间环境、实验室以及半导体加工工业中。带电尘埃颗粒将新的电势结构和缓慢的时间尺度引入到等离子体系统中,影响了等离子体整体的输运特性,导致尘埃等离子体中出现了许多普通等离子体没有的复杂结构以及动力学过程。尘埃等离子体中很多特有的物理现象都与其输运动力学过程有关,研究尘埃等离子体的输运动力学特性是解释这些物理现象成因的关键所在,也是理解尘埃等离子体物理特性的首要前提和基础。尽管科学界围绕尘埃等离子体的输运特性开展了大量的理论与实验研究,但人们对尘埃等离子体一些输运动力学过程的认识还相当有限,缺乏更深入系统的研究,尤其涉及到变质量尘埃颗粒的输运问题研究得更少。基于此,本文以普通等离子体流体模型为基础,以实验室气体放电和极区中层顶这两种典型的尘埃等离子体环境为背景,开展了相关理论研究,建立了尘埃等离子体输运动力学模型,重点研究了这两种尘埃等离子体环境中各带电粒子的输运动力学特性及其影响因素。主要研究内容如下:首先以普通等离子体流体模型为基础,建立了一般情况下的尘埃等离子体输运动力学模型。考虑电子、离子与尘...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 尘埃等离子体物理的发展历程及研究现状
    1.3 尘埃等离子体输运动力学特性研究概述
        1.3.1 实验室尘埃等离子体输运动力学特性研究概况
        1.3.2 极区中层顶尘埃等离子体输运动力学特性研究概况
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 尘埃等离子体输运动力学理论模型
    2.1 引言
    2.2 尘埃等离子体中带电粒子的输运动力学方程
    2.3 带电尘埃颗粒对等离子体输运系数的影响
        2.3.1 电子离子与中性分子碰撞的动量转移频率
        2.3.2 电子离子与带电尘埃颗粒碰撞的动量转移频率
        2.3.3 带电尘埃颗粒对等离子体输运系数影响的计算结果
    2.4 带电尘埃颗粒对等离子体双极性扩散过程的影响
    2.5 考虑尘埃颗粒运动的多极扩散模型
    2.6 本章小结
第3章 带电尘埃颗粒对直流辉光放电等离子体输运的影响
    3.1 引言
    3.2 直流辉光放电尘埃等离子体流体模型
        3.2.1 模型方程
        3.2.2 放电模型的边界条件
        3.2.3 带电尘埃颗粒对等离子体输运影响程度的评估因子
    3.3 直流辉光放电尘埃等离子体流体模型的仿真结果
        3.3.1 带电尘埃颗粒对电子离子密度空间分布的影响
        3.3.2 带电尘埃颗粒对电子离子流量密度分布的影响
        3.3.3 带电尘埃颗粒对电场空间分布的影响
        3.3.4 带电尘埃颗粒对电子温度的影响
    3.4 本章小结
第4章 带电尘埃颗粒在直流辉光放电等离子体中的输运过程
    4.1 引言
    4.2 带电尘埃颗粒的受力分析
    4.3 直流辉光放电等离子体中带电尘埃颗粒的输运动力学模型
    4.4 直流辉光放电中带电尘埃颗粒输运动力学模型的仿真结果
        4.4.1 放电电流对带电尘埃颗粒输运过程的影响
        4.4.2 尘埃颗粒尺寸对带电尘埃颗粒输运过程的影响
    4.5 本章小结
第5章 极区中层顶尘埃等离子体输运动力学特性
    5.1 引言
    5.2 极区中层顶尘埃等离子体的输运动力学模型
        5.2.1 冰晶颗粒的生长和运动模型
        5.2.2 极区中层顶尘埃等离子体的输运动力学过程
    5.3 极区中层顶尘埃等离子体输运的稳态结果
        5.3.1 冰晶颗粒的速度和运动轨迹
        5.3.2 冰晶颗粒和电子离子数密度的空间分布
    5.4 极区中层顶尘埃等离子体密度结构的影响因素
        5.4.1 中性风速度的影响
        5.4.2 水汽分子数密度的影响
        5.4.3 研究区域高度的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3762307