Математическое моделирование динамики двухкомпонентной плазмы с учетом столкновений заряженных частиц

• Автор: Кудрявцева, Ирина Анатольевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРИСТЕНОЧНОЙ ПЛАЗМЫ ВБЛИЗИ ПЛОСКОГО ЗОНДА
1.1. Введение
1.2. Постановка задачи
1.3. Вычислительная модель задачи с применением метода статистических испытаний Монте-Карло
1.3.1. Метод решения задачи на основе метода статистических испытаний Монте-Карло
1.3.2. Алгоритм решения задачи в случае применения метода Монте-Карло
1.4. Вычислительная модель задачи на основе метода расщепления
и метода крупных частиц
1.4.1. Метод решения задачи на основе композиции конечноразностного метода и метода крупных частиц
1.4.2. Алгоритм решения задачи в случае применения метода крупных частиц и метода расщепления
1.5. Реализация алгоритма и результаты численного
моделирования
1.5.1. Описание вычислительного модуля для случая плоского зонда
1.5.2. Результаты вычислительного эксперимента для случая решения задачи конечно-разностным методом и методом статистических испытаний
1.6. Выводы по главе
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРИСТЕНОЧНОЙ ПЛАЗМЫ ВБЛИЗИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗОНДА
2.1. Введение
2.2. Постановка задачи

2.3. Вычислительная модель задачи в случае диагностики плазмы цилиндрическим зондом
2.3.1. Метод решения задачи на основе метода статистических испытаний Монте-Карло
2.3.2. Алгоритм решения задачи с использованием метода Монте-Карло
2.4. Результаты численного моделирования
2.5. Выводы по главе
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРИСТЕНОЧНОЙ ПЛАЗМЫ ВБЛИЗИ СФЕРИЧЕСКОГО ЗОНДА
3.1. Введение
3.2. Постановка задачи
3.3. Вычислительная модель задачи в случае диагностики плазмы сферическим зондом
3.3.1. Метод решения задачи с использованием метода статистических испытаний Монте-Карло
3.3.2. Алгоритм решения задачи с использованием метода Монте-Карло
3.4. Результаты численного моделирования
3.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время изучение низкотемпературной плазмы сохраняет научную значимость. Низкотемпературная плазма не только выступает в качестве окружающей среды для космических летательных аппаратов (примером тому может послужить ионосфера Земли, представляющая собой оболочку из разреженной плазмы, солнечный ветер, атмосферы звезд и т.д.), но также используется в качестве рабочего тела во многих приборах и устройствах. К примеру, низкотемпературная плазма применяется в некоторых типах лазеров, технологических плазмотронах, двигателях коррекции орбиты и других устройствах.
Полноценное применение плазмы невозможно без ее всестороннего исследования. Проводятся исследования свойств сильноионизованной низкотемпературной плазмы вблизи электродов в различных средах (в вакууме, ртутных парах и газах). На основе данных исследований осуществляется ряд разработок, в частности, создаются источники бесперебойного питания на базе плазменных элементов и предлагаются конструкции сильноточных коммутирующих приборов.
Значительное внимание уделяется разработке методов диагностики плазмы. Так, стоит задача диагностики сильноионизованной низкотемпературной плазмы вблизи стенок в низкотемпературных узлах термоядерных устройств.
Одним из методов диагностики плазмы является зондовый метод [1-4,79-82]. Данный метод позволяет оценить значения параметров пристеночной плазмы вблизи зонда по зависимости величины тока от потенциала, подаваемого на зонд. На практике используют зонды различных геометрических форм, наиболее часто применяемые среди них цилиндрические и сферические зонды. Следует отметить, что число измеряемых характеристик зондовым методом и диапазоны их измерений
В ходе вычислений результаты моделирования сохраняются автоматически в файлы с расширениями *.та1;. По окончании счета полученные результаты можно просмотреть как с помощью графического интерфейса, так и обратившись к командному окну системы МабаЬ для вывода данных из сохраненных файлов, как показано на рис. 1.10.
-1д|х|
01е 6*1 10е»» бгарН'сз ОвСмэ ОнМор ДМ» ы*1р
Г) Ф 1 !' в О У !®
Система позволяет визуально проанализировать числовые массивы данных средствами построения графиков, что показано на рис. 1.11.
Рис.1.11. Диалоговое окно системы Ма11аЬ при выводе графиков данных
Благодаря специализированной направленности на многомерные численные расчеты, гибкости в построении программ модульной структуры и широким возможностям в области анализа получаемых данных, система МаЙаЬ 2007 в оптимальной степени соответствует требованиям,