[发明专利]一种乙醇中气泡放电等离子体动态演化的模拟方法

权利要求书

1.一种乙醇中气泡放电等离子体动态演化的模拟方法，首先建立乙醇中气泡放电几何模型，模型中充有液体乙醇并设置采集电极和气泡，气泡内充入采集气体，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1.采集乙醇中气泡放电过程中气泡内的粒子成分并设置所述粒子成分的初始浓度，通过采集粒子间发生反应的速率系数、能量阈值以及碰撞截面数据，构建等离子体化学模型，用于计算电子迁移率和平均电子能量；

步骤S2.基于粒子连续性方程、电子能量守恒方程和泊松方程，构建用于描述放电物理过程的电流体动力学模型；

步骤S3.基于所述乙醇中气泡放电过程，设置边界条件，获得边界方程，其中，所述边界条件包括电极、气泡边界、对称轴以及电介质边界处；

步骤S4.选定计算域并对所述计算域进行网格剖分，构建计算域仿真模型；

步骤S5.基于所述等离子体化学模型、所述电流体动力学模型、所述边界方程、所述计算域仿真模型，构建乙醇中气泡放电二维轴对称几何模型，用于乙醇中气泡放电等离子体动态演化的数值模拟。

2.根据权利要求1所述的一种乙醇中气泡放电等离子体动态演化的模拟方法，其特征在于，

步骤S1中所述粒子成分的初始浓度包括，设置均匀低密度种子电荷的第一初始密度以及预电离和预激发的其它粒子的第二初始密度，其中，所述第一初始密度为10¹⁵m^-3，所述第二初始密度为10⁸m^-3；

根据所述第一初始密度、所述第二初始密度，确定粒子间发生的反应，获得所述速率系数、所述能量阈值以及所述碰撞截面数据；

基于所述碰撞截面数据，通过BOLSIG+软件计算所述电子迁移率和所述平均电子能量。

3.根据权利要求1或2所述的一种乙醇中气泡放电等离子体动态演化的模拟方法，其特征在于，

步骤S2中所述电流体动力学模型的方程组为：

式中：n_e、n_i和n_m分别是电子、离子和中性物质的数密度；

Γ_e、Γ_i和Γ_m分别是电子、离子和中性物质的粒子流密度，其中，E是电场强度，μ_e和μ_i分别是电子和离子的迁移率，D_e、D_i和D_m分别是电子、离子和中性物质的扩散系数，e是电子电量，k_b是波尔兹曼常数，T_g是气体温度，T_e是电子温度，是平均电子能量；

S_e、S_i和S_m分别是电子、离子和中性物质的粒子源项；

n_ε是电子能量密度，

Γ_ε为电子能量流密度，其中，μ_ε是电子能量迁移率，D_ε是电子能量扩散系数，

S_ε是电子能量损耗；

ε₀和ε_r分别是真空介电常数和相对介电常数；

V是电位；

ρ是空间电荷密度。