高功率电感耦合等离子体双温非平衡数值模拟

作     者：李自军 陈文波 

作者机构：南华大学电气工程学院 

出 版 物：《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：07[理学] 070204[理学-等离子体物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家磁约束核聚变能发展研究专项项目（2019YFE03070000） 国家自然科学基金面上项目（12275121） 

主　　题：电感耦合 双温度 数值模拟 氩气等离子体 

摘      要：湍流是等离子体在实际工作中的一种常见现象，为了研究湍流模型对等离子体炬内温度空间分布的影响，建立了一个双温度(2T)的热非平衡模型，并将其用于对湍流条件下的电感耦合等离子体(ICP)的数值模拟。通过改变注入反应气和冷却气流量以及输入功率等参数，讨论了不同的工作条件下等离子体的电子温度和重粒子温度的空间分布。研究结果表明：湍流与层流模型的模拟结果有显著的差别，过高的反应气流量会造成灭弧现象，等离子体炬入口处非平衡现象会更加明显；而加大冷却气流量会使整体的等离子体温度快速下降，非平衡区域有向等离子体中心扩张的趋势；加大线圈功率会使等离子体温度快速上升，非平衡区域有所减小，在等离子体炬入口处表现最为明显。该数值模型有助于确定产生所需等离子体的最佳条件。