如果相對(duì)于低氣壓環(huán)境，大氣壓流體模型需要考慮的粒子種類(lèi)較多，涉及粒子產(chǎn)生和消失的連續(xù)性方程一般為幾個(gè)，在討論活化粒子的產(chǎn)生時(shí)，可能會(huì)有二十多個(gè)，而其源項(xiàng)中所涉及的反應(yīng)可能是上百個(gè)。這樣的計(jì)算就可以在大氣壓下進(jìn)行流體模擬。下一步，我們將和大家一起探討大氣等離子處理設(shè)備中等離子體數(shù)值模擬的相關(guān)分析研究。
從大氣壓射頻氦氧放電的伏安特性曲線可以看出，在大氣壓射頻氦氧放電的模擬過(guò)程中，已經(jīng)有十多種粒子和數(shù)十種主要的等離子體化學(xué)反應(yīng)被計(jì)算在內(nèi)。此外，還需要特別指出，在大氣壓放電條件下，帶電粒子、短生存期活性粒子和長(zhǎng)生存期活性粒子分別對(duì)應(yīng)不同的時(shí)間尺度，即亞納秒到秒甚至分鐘量級(jí)。
該大氣等離子處理設(shè)備介紹了如何能夠高精度地描述各種活躍粒子，既能捕捉到短生命周期粒子的快速演化，又能捕捉到長(zhǎng)生命周期粒子的反應(yīng)和運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不同時(shí)間尺度粒子之間的相互作用也能很好地反映出來(lái)。這些都對(duì)流體模擬提出了新的要求，也是大氣壓氣體流體模擬中亟待解決的問(wèn)題。
同時(shí)，由于大氣等離子處理設(shè)備的放電極易由大體積均勻放電轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂烹娀蚪z狀放電，再現(xiàn)和解釋這種轉(zhuǎn)變，從而避免這種轉(zhuǎn)變，在實(shí)際數(shù)值模擬研究中已成為一個(gè)重要問(wèn)題。需要在二維甚至是三維空間進(jìn)行數(shù)值模擬研究。借助高效率的算法，二維或三維基于流體的大氣壓力放電模擬在目前看來(lái)是可以實(shí)現(xiàn)的，這也是流體模擬的一大優(yōu)點(diǎn)。
用來(lái)模擬大氣等離子處理設(shè)備下介質(zhì)阻擋徑向演變的二維模擬自然地由于放電強(qiáng)度較大，大氣壓下氣體放電流體模擬中的多尺度問(wèn)題、計(jì)算穩(wěn)定性等問(wèn)題比低氣壓下放電問(wèn)題更加突出。24760