等离子体放电

Plasma Discharge Simulation

放电过程是等离子体物理研究的核心内容，放电等离子体源的放电类型包括 (CCP、ICP、DBD、空心阴极、辉光、潘宁放电、微波放电、电弧放电等)。

专业的等离子体仿真软件可以提供等离子放电过程及性能监测的仿真能力，能够给出放电过程中不同阶段等离子体的运动特征分布及能量分布等。可以仿真低气压中高频激励下的容性放电；也可以用于研究几托到几百托，甚至更高气压下，高频线圈激励的感应耦合放电；还可以用来计算有绝缘介质插入的大气压下的介质阻挡放电。可以用于放电等离子体源的放电参数以及装置设计等，也可以用于对微等离子体放电的内部过程进行机理研究。

放电的激励形式不同，以及背景中性气体气压的不同，要采用不同的模型和算法。下图为放电类型和算法的选择逻辑。

Ar气双频容性耦合CCP放电模拟

工作气体为5Pa的Ar，气体流量为50sccm。上电极60MHz，400W，下电极2MHZ，500W。

采用等离子体流体算法模块。

氢气感性耦合ICP放电模拟

采用等离子体流体混合算法模块进行H2感应放电的仿真。放电腔直径250mm、长度220mm。气压1Pa，感应线圈：10KW，13.56MHz。

大气压脉冲放电

击穿过程的开始阶段可以分成种子电子产生、电子能量获得、雪崩几个部分；此后将发展为流注阶段，流注阶段主要是高密度等离子体团块在电场作用下发生整体运动的过程。采用流体混合算法放电模块。

大气压长间隙放电

用PIC/MCC算法模拟了30mm间隙火花放电的启动过程，其中阳极为悬浮电位，即放电过程中被充电导致电位变化。

微波放电

将Maxwell方程组和电子密度连续性方程耦合数值求解，对30GHz微波电离大气产生等离子体的过程进行模拟，在大气压下形成丝状等离子体分布。

H平面电子数密度分布

H平面无量纲电场强度

电弧放电

平板间电弧等离子体放电仿真，采用磁流体仿真模型。

电流密度分布

某时刻电子密度分布