有限元法在表面波等离子体中的数值模拟应用

工业用平板型表面波等离子体（SWP）源具有大面积、高密度、高活性等优良性能,其建造之前必须进行结构优化,而对表面电磁波的数值模拟,可以辅助其优化设计。基于有限元法（FEM）,采用AnsoftHFSS模拟软件,数值仿真了大面积矩形SWP源的电磁场空间分布。研究了开槽天线激发表面波场的特性,得出了表面波场的空间分布,与理论分析和实验结果进行了对比,解释了表面波放电的实验现象。研究结果表明在石英-等离子体界面有表面电磁波存在,且分布均匀。研究成果为大面积高效等离子体工艺的产业应用提供建议,也为下一代超大面积SWP源的成功建造提供了有益借鉴。     

内表面等离子体浸没离子注入过程的数值模拟

采用流体模型对圆筒内表面PIII过程进行了二维数值模拟,研究了筒内鞘层扩展和交叉重叠对内表面注入的注入能量和注入剂量的影响.通过模拟发现,内表面注入过程存在注入能量和注入剂量偏低的问题,但前者并不十分严重,而后者则比较严重.在鞘层发生交叉重叠后筒内出现的高能离子流对注入能量和注入剂量偏低的问题有改善作用.     

等离子体弧流数值模拟的研究进展

等离子体弧流的数值模拟研究对其在工业中的应用有重要的意义。详细阐述了等离子体弧流数值模拟研究的发展过程,主要包括自由等离子体弧流和约束等离子体弧流2方面的研究进展,对应用ANSYS等数值分析软件建立等离子体弧流数学模型求解流体的温度场和速度场的方法进行了描述,综合考虑等离子体弧流的流动状态和三维约束等离子体弧流的数值模拟可能是未来的重要研究方向。     

等离子体加热单晶体生长室内温度分布的数值模拟

建立等离子加热条件下单晶体生长环境的物理模型,划分网格,并对温度和速度的分布数值进行计算与分析,研究初始条件和边界条件的影响规律,进而获得单晶体生长的最佳参数和晶体生长炉的设计数据.结果表明:中心轴向温度在距离喷嘴入口65 mm左右处达到适合钛酸锶晶体生长熔点,确定了晶体在生长炉内的合理位置.     

基于电磁模型的大气压表面波等离子体数值模拟

针对表面波等离子体模拟复杂程度高和计算工作量大的问题,提出基于电磁模型来开展大气压等离子体的数值模拟.根据表面波等离子体的放电特性,合理建立和简化电磁模型.通过对比实验诊断与数值计算结果,验证了模型的可靠性及其参数适用范围,拟合得到的电子有效碰撞频率((1.5±0.25)×1011 s?1)与实验测量值吻合.在此基础上...     

大气地面污染带的模拟模型研究

针对以往把整个混合层作为大气扩散研究对象的问题,研究了大气地面污染带概念,建立了大气污染模拟模型。又考虑到目前大气污染模型仅注重研究铅直面上的二维扩散变化,而较少研究平面二维扩散问题,运用有限差分方法建立了大气地面污染带的平面二维数值模型。通过应用证实,该大气污染模拟模型能够真实反映近地面大气中污染物的扩散趋势及空间分布特征,对城市大气环境污染预测和防治具有实际意义。     

低温等离子体处理甲酰胺溶液过程中活性粒子传质的数值模拟

采用一维漂移-扩散流体模型,对活性粒子在甲酰胺溶液中的传质进行了数值模拟。分析了等离子体处理甲酰胺溶液中5种主要活性氧粒子(OH、OH₂、O₃、O₂^- 、H₂O₂)的浓度和渗透深度。结果表明:在甲酰胺溶液中,O₃和OH的渗透深度可以达到13~14 μm,高于水中的7~9 μm;O₂^-渗透深度为580 μm,约为其在水溶液中的50%;甲酰胺浓度在10^-5~10^-3 mol/L内,对活性氧粒子传质过程的影响较明显;溶液中O₂对活性氧离子多样性有积极作用。这些现象表明,可以通过控制实际环境改变活性氧粒子的渗透深度。     

山区大气扩散风场及浓度场的数值模拟

本文依据一个同时包括地形,热力以及摩擦等因素在内的,能够较真实地反映复杂地形下,大气运动基本特征的近地层水平流场二维数值模式,将其扩展成三维模式,在此基础上,从平流扩散方程出发,建立了一个与上述流场相应的浓度场予报模式。利用长寿化工厂及附近的地形和污染等有关资料进行了浓度场分布的计算,并与实测资料作了比较得到较好的结果。山区复杂地形条件下,大气污染浓度分布的数值模拟包括两个部份的工作,第一部份是在一定的大尺度大气背景流场下模拟由于地形的热力和动力因素造成的局地流场,以及相应的湍流场,第二部份是在上述流场的基础上模拟污染物的输送规律。显然,第一部份的工作是解决大气污染物浓度分布数值模拟的基础。本文结合长寿化工厂的环境评价工作,对复杂地形下的三维流场的浓度场的数值模拟作了一些研究工作,主要以浓度场的模拟为主。     

风洞模拟大气边界层的数据处理

从平均风速剖面和湍流结构两个方面介绍了风洞模拟大气边界层试验中的数据处理方法 ,给出了通过曲线拟合方法求平均风速剖面对数律中的摩擦速度u 、动力粗糙高度z0 和指数律中的指数α的公式 ,讨论了湍流积分尺度和边界层模拟比的计算 ,以及如何通过v～lnz曲线的趋势和指数α的离散程度判断平均风速剖面模拟合理性 .分析结果指出 ,由于实际湍流特性数据的不充分 ,模拟流场的湍流特性参数会偏离某些文献数据不能说是不合理的 .     

空心圆管内表面等离子体源离子注入鞘层的数值模拟

建立了一维无碰撞流体动力学模型,针对柱形容器,考察了无附加电极和在中心轴线处放置零电位附加电极两种情况下,空心圆管内部等离子体鞘层的演化过程。得出了各自情况下鞘层中电势分布、离子密度分布,空心圆管内表面离子束流密度分布和离子注入剂量分布.     

空心圆管内表面等离子体源离子注入鞘层的数值模拟

建立了一维无碰撞流体动力学模型，针对柱形容器，考察了无附加电极和在中心轴线处放置零电位附加电极两种情况下，空心圆管内部等离子体鞘层的演化过程。得出了各自情况下鞘层中电势分布、离子密度分布，空心圆管内表面离子束流密度分布和离子注入剂量分布．     

化工流程模拟软件的应用进展

化工流程模拟软件在当今的化工领域倍受关注,文章介绍了化工流程模拟软件的类型,综述了近几年来化工流程模拟软件在工艺流程中的应用成果及发展情况。     

Numerical Simulation of Basic Parameters in Plasma Spray

On the basis of energy balance in the plasma gas, a new, simplified but effective mathematical model is developed to predict the temperature, velocity and ionization degrees of different species at the torch exit, which can be directly calculated just by inputting the general spraying parameters, such as current, voltage, flow rates of gases, etc. Based on this method, the effects of plasma current and the flow rate of Ar on the basic parameters at the torch exit are discussed. The results show that the temperature, velocity and ionization degrees of gas species will increase with increasing the plasma current; while increasing Ar flow rate can increase the velocity at the exit but decrease the temperature and ionization degrees of plasma species. The method would be helpful to predict the temperature and velocity fields in a plasma jet in future, and direct the practical plasma spray operations.     

化工过程仿真组态软件的开发

为了对一个化工过程进行仿真,必须通过组态将过程的有关情况以适当的方式输入计算机。目前流行的商品化组态软件,由于缺乏开放性,技术复杂,故以它们为工具在开发具有独立知识产权的软件方面受到限制。为此,提出开发基于位图文件上鼠标操作的简易组态软件。为每一工艺流程画一张静态位图,通过鼠标操作为每张位图建立若干个数据文件,它们分别包含当前位图上各自对应类对象的信息。与现有的商品化组态软件相比,该种组态方法对使用人员无特殊技术要求,所形成的仿真程序代码容量小,且易形成具有独立知识产权的软件。     

通用化工流程模拟技术进展与应用

介绍了国内外化工流程模拟的发展过程．概述了国外主要通用化工流程模拟软件．并以稳态模拟软件ＭｉｃｒｏＣＨＥＳＳ为例，说明了利用模拟软件来帮助科研、设计、生产以及教学都有很大帮助，也是企业提高效率的必由之路．     

铸件凝固过程的微观组织数值模拟研究进展

对目前国内外铸件凝固过程微观组织数值模拟的研究进行了回顾.重点介绍了铸件凝固组织模拟的3类方法确定性方法、随机性方法、相场方法.评述了当前使用的数学模型的特点及局限性.总结了微观组织数值模拟研究的现状及其发展趋势.     

氧碘化学激光器中的化学非平衡流动数值模拟

采用数值方法求解二维可压缩非定常Navier-Stokes(N-S)方程及组分连续方程，计算氧碘化学激光器中的化学非平衡流场。采用格心格式的有限体积法对N-S方程作空间离散，用四步龙格一库塔方法作显式时间推进。假设混合气体为热力学完全而热值非完全气体，化学反应模型采用有限速率反应模型。使用一种松弛迭代的方法来处理化学源项的刚性问题。对3种组分配比情况下氧碘化学激光器中的化学非平衡流动进行了计算，给出了不同情况下几种组分的浓度分布，分析了2种组分的浓度对激光器性能的影响。所得结果与理论分析以及文献结论一致。