基于PIC-MCC法的颗粒物在等离子体中荷电仿真

摘要：

颗粒物在低温等离子体中的荷电瞬间完成且过程复杂,所带电量的多少直接影响颗粒的运动与捕集.基于单元粒子(particle-in-cell,PIC)法和蒙特卡罗(Monte-Carlo collision,MCC)混合法,建立仿真模型,模拟颗粒物在低温Ar等离子体中的荷电特性.通过统计达到颗粒物表面的正、负带电粒子数目获得电荷量,并获得鞘层内电势和粒子分布.研究表明:半径为15 μm的颗粒在等离子体中荷电量约为-1.24×10-14C,颗粒表面电势约为-7.56 V,且在距离表面100μm范围内迅速升至0.在颗粒表面鞘层内,离子数密度始终大于电子数密度.离子数密度在近壁处迅速增至背景等离子体数密度,而电子数密度则相对较慢地增大至背景数密度.颗粒的荷电量与其粒径成正比.

关键词：计算物理学、等离子体、颗粒物、荷电、单元粒子法、蒙特卡罗法

所属期刊栏目：7

分类号：O53(等离子体物理学)

资助基金：高等学校博士学科点专项科研基金20103120120003

在线出版日期：2021-11-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：269-272