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人工智能在等离子体辅助能源转化的应用
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作者 邵涛 曾鑫 +12 位作者 张帅 章程 张远涛 艾飞 李文凯 赵正 刘大伟 白瑞航 卢新培 仲林林 王逸凡 任和 吕建骅 《高电压技术》 北大核心 2025年第8期4313-4332,共20页
等离子体能源转化是实现可再生能源制备化学品的重要途径,是减少化石燃料消耗从而实现净零碳排放的重要手段。然而,等离子体能源转化目前面临可调控参数优化困难、参量获取复杂和反应机理不明的问题,需要建立新方法实现实验、诊断和仿真... 等离子体能源转化是实现可再生能源制备化学品的重要途径,是减少化石燃料消耗从而实现净零碳排放的重要手段。然而,等离子体能源转化目前面临可调控参数优化困难、参量获取复杂和反应机理不明的问题,需要建立新方法实现实验、诊断和仿真3方面对等离子体能源转化的全面分析。随着人工智能在近年来的快速发展,人工神经网络方法在等离子体能源转化上的研究逐渐受到重视。人工智能方法从数据驱动和物理驱动2个方面协助对等离子体能源转化中操作参数优化、等离子体参数获取和机理分析。为此从转化特性预测与操作参数优化、诊断与等离子体参数获取、仿真与机理分析和新范式4个方面介绍人工智能方法在等离子体能源转化中的应用。目前的研究表明在等离子体的多尺度复杂系统建模方面展现出了强大的潜力,有助于求解高度非线性、多物理场交互的复杂动力学过程。这为等离子体能源转化技术向更智能、更高效和更可持续的方向发展提供新方法。 展开更多
关键词 等离子体 人工智能 能源转化 神经网络 大语言模型 可再生能源
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液相冲击波破岩等离子体通道生长发展机理及敏感性探索 被引量：1
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作者 祝效华 唐无忌 +1 位作者 刘伟吉 罗云旭 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期14-24,共11页
地球深层、超深层油气资源丰富,但深部地层具有岩性致密、硬度高、研磨性强等特点,采用传统旋转钻井方式成本高、效率低,亟需探索针对深层、超深层硬地层的新型破岩技术。液相放电冲击波破岩技术因其高效、绿色、能量可控等特点受到广... 地球深层、超深层油气资源丰富,但深部地层具有岩性致密、硬度高、研磨性强等特点,采用传统旋转钻井方式成本高、效率低,亟需探索针对深层、超深层硬地层的新型破岩技术。液相放电冲击波破岩技术因其高效、绿色、能量可控等特点受到广泛关注,为研究液相放电等离子体通道生长发展机理与液相放电等离子体通道的参数敏感性,基于电流场、传热场以及带电粒子碰撞扩散方程建立了二维液相的“针—针对排型”放电模型,分析了不同放电参数(加载电压、电极尖端形状、电极间距、电极夹角等)下等离子体通道内能量密度及局部电场强度等参数变化规律。研究结果表明:(1)加载电压、电极尖端形状以及电极间距是等离子体通道内能量密度大小的主要影响因素,其最佳放电电压为140~180 kV;(2)椭圆形放电电极形成的等离子体放电通道具有“区域宽、数值高”等特征,具备高电能密度的同时,减小了对电极头的损伤,可作为优选电极类型;(3)电极间距应在满足最小击穿场强的前提下,尽可能增大电极间距;(4)电极夹角对液相放电过程产生的直接影响微乎其微,但电极夹角的改变会影响等离子体通道在水中的形成位置。结论认为,该研究结果为液电破岩装置的研制和参数优化提供了重要参考,为未来液相冲击波技术在油气工程领域的探索与应用提供了理论支撑。 展开更多
关键词 液相放电 等离子体通道 液相冲击波 能量密度 局部电场 电击穿 参数敏感性分析
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气体放电与等离子体在芯片制造领域中的应用
3
作者 付洋洋 王新新 +11 位作者 邹晓兵 韩星 陈佳毅 张东荷雨 陈健东 林楚彬 杨栋 贾鸿宇 王倩 郑博聪 赵凯 肖舒 《高电压技术》 北大核心 2025年第8期4458-4477,共20页
放电等离子体广泛应用于半导体芯片制造,包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、等离子体清洗等,其技术总成占据集成电路产业份额1/3以上,已发展成为芯片制造工艺与装备领域的关键核心技术。该文对气体放电与等离子体在芯片制造领域的典... 放电等离子体广泛应用于半导体芯片制造,包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、等离子体清洗等,其技术总成占据集成电路产业份额1/3以上,已发展成为芯片制造工艺与装备领域的关键核心技术。该文对气体放电与等离子体在芯片制造领域的典型应用进行了概述。首先,针对光刻光源系统,介绍了气体放电泵浦准分子激光、激光产生等离子体辐射极紫外光的基本原理,其本质都是利用等离子体产生的光辐射;其次,针对刻蚀用射频等离子体,介绍了低气压射频放电的产生、特性、调控及相关工艺技术;再次,对薄膜工艺、离子注入装备原理及相关放电等离子体技术原理进行了介绍与讨论;随后,在量测与检测方面,分别介绍了光学检测与电子束检测的特点,阐述了激光维持等离子体实现宽谱强辐射光源的基本原理与特性;最后,介绍了基于辉光放电的等离子体清洗技术,以及其在去除刻蚀残留物中的应用。通过总结梳理气体放电与等离子体在半导体制造领域中的应用及相关核心技术,明晰放电等离子体科学基础研究方向,助力解决半导体装备国产化过程中的等离子体技术瓶颈。 展开更多
关键词 气体放电 等离子体 芯片制造 气体激光 等离子体辐射 射频放电 等离子体刻蚀 激光维持等离子体 辉光放电清洗
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从气体开关电弧到脉冲放电等离子体的发展
4
作者 李兴文 汪冠宇 +4 位作者 吴坚 石桓通 张博雅 陈立 邱爱慈 《高电压技术》 北大核心 2025年第8期3826-3845,共20页
气体放电等离子体作为电气装备与高能量密度物理的科学基础,在构建清洁能源体系与推动前沿技术发展中具有重要研究价值。针对气体开关电弧与脉冲放电等离子体在科学内涵与技术路径上的继承性与拓展性,重点综述了两者在基础理论方面的突... 气体放电等离子体作为电气装备与高能量密度物理的科学基础,在构建清洁能源体系与推动前沿技术发展中具有重要研究价值。针对气体开关电弧与脉冲放电等离子体在科学内涵与技术路径上的继承性与拓展性,重点综述了两者在基础理论方面的突破及其前沿应用进展。一方面,针对全球范围SF_(6)替代的迫切需求,以C_(4)F_(7)N等为代表的新型环保气体介质研究已取得了显著进展;另一方面,结合开关电弧高能流密度和快速瞬态放电的特点,电弧等离子体的研究已进一步拓展至脉冲放电领域,并在一些新兴交叉学科中取得了重要突破。其中如用于核工业与页岩油检测的LIBS技术、基于水中脉冲放电的电能-冲击波转化理论、诊断瞬态过程的X射线闪光照相方法等,均已在工业领域取得初步应用。未来发展则仍有待深入聚焦电弧特性智能调控、多场多介质联合模拟以及极端条件瞬态诊断等,进一步推动高端电气装备和先进能源等领域的发展。 展开更多
关键词 气体开关电弧 脉冲等离子体 LIBS 金属丝电爆炸 X射线闪光照相 Z箍缩
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高功率TM_(01)在线选模耦合装置设计
5
作者 张立刚 谭维兵 +2 位作者 李小泽 朱晓欣 胡祥刚 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第1期147-154,共8页
针对传统高功率微波在线测量装置寄生模式抑制度低、测量精度易受到寄生模式干扰的问题,提出了一种高功率TM_(01)模式选模耦合装置。由于相对论返波管阴极发射角向不均匀性会产生非对称模式,而传统的单臂多孔圆波导耦合器无法解决其他... 针对传统高功率微波在线测量装置寄生模式抑制度低、测量精度易受到寄生模式干扰的问题,提出了一种高功率TM_(01)模式选模耦合装置。由于相对论返波管阴极发射角向不均匀性会产生非对称模式,而传统的单臂多孔圆波导耦合器无法解决其他非对称模寄生耦合干扰的问题,往往导致检测波形畸变、耦合度判断偏差,严重影响对返波管TM_(01)模输出功率在线评估的准确性。为此,将四臂多孔耦合结构与基于魔T的TM_(01)选模网络相结合,提出了一种新颖的在线选模耦合装置,利用不同波导模式场结构区别实现了TM_(01)模式与其他寄生模式的差异化耦合,解决了因寄生模式干扰引起的在线测试功率不准的问题。仿真结果表明,提出的新型耦合器对TM_(01)模耦合强度相对于其他模式高出20 dB以上,高功率实验中测得在线测试波形及功率与辐射场测试波形及功率符合较好,耦合稳定性得到明显提高。 展开更多
关键词 高功率微波 微波测量 TM_(01)模选模圆波导耦合器 魔T
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HL-2A托卡马克边界湍流涡旋结构的测量及其统计参数特征
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作者 聂林 许敏 +5 位作者 柯锐 龙婷 吴婷 王占辉 黄治辉 HL-2A实验团队 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第3期342-348,共7页
基于结构动力学理论和条件平均方法,采用3×4阵列探针系统对HL-2A装置边缘等离子体中的涡旋结构开展了系统性实验研究。首先通过探针信号相关性分析验证了该阵列对等离子体涡旋特征尺度的测量可行性,并采用全悬浮电位测量电路,成功... 基于结构动力学理论和条件平均方法,采用3×4阵列探针系统对HL-2A装置边缘等离子体中的涡旋结构开展了系统性实验研究。首先通过探针信号相关性分析验证了该阵列对等离子体涡旋特征尺度的测量可行性,并采用全悬浮电位测量电路,成功实现了边缘等离子体中正/负极性涡旋旋转速度场的测量,其结果表现出良好的自洽性。实验进一步结合双探针诊断技术,获得了涡旋中心区域的温度、密度及速度分布特性。结果表明,正负涡旋结构中密度与温度扰动、径向速度与极向速度之间均存在显著耦合效应。这一发现为理解涡旋结构在等离子体输运过程中的作用机制提供了重要实验依据,提示涡旋结构可能对边缘等离子体的粒子、能量及动量输运具有重要贡献。 展开更多
关键词 湍流 涡旋结构 输运 条件平均
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中国环流三号等离子体控制和运行的进展
7
作者 李波 张均钊 +10 位作者 陈逸航 刘攀乐 孙江 杨宗谕 李达 陈翔 马瑞 朱晓博 夏凡 周建 HL-实验团队 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第2期125-134,共10页
中国环流三号自2020年建成投入运行以来,已经取得多项重要科研进展,其等离子体控制和运行水平已经得到明显提升。重点介绍了中国环流三号近年在等离子体控制和运行方面取得的进展。随着运行经验的积累,中国环流三号已经通过纯欧姆感应... 中国环流三号自2020年建成投入运行以来,已经取得多项重要科研进展,其等离子体控制和运行水平已经得到明显提升。重点介绍了中国环流三号近年在等离子体控制和运行方面取得的进展。随着运行经验的积累,中国环流三号已经通过纯欧姆感应驱动将等离子体电流从2020年首次放电的~0.1 MA提升至1.5 MA以上,成功实现了由圆截面孔栏位形向大形变单零位形,以及雪花、鼎型等多种先进偏滤器位形的过渡。研发了大电流软着陆、破裂预测、破裂缓解等专用控制算法,有效减少了等离子体大破裂次数,从而保障了装置的安全高效稳定运行。 展开更多
关键词 中国环流三号 等离子体控制 偏滤器位形 兆安级放电 电流软着陆
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HL-3装置垂直汤姆逊散射系统激光传播特性的研究
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作者 龚少博 张通川 +8 位作者 郭文平 侯智培 翟文延 刘春华 邓必河 石中兵 钟武律 许敏 段旭如 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第1期64-68,共5页
HL-3装置上发展了一套垂直边缘汤姆逊散射诊断系统,该系统采用波长1064nm、能量0.6~2J、重复频率30Hz、脉冲宽度15ns的Nd:YAG激光作为诊断光束。入射激光垂直穿过等离子体区域,在水平方向上收集散射光信号。对Nd:YAG激光传播特性进行了... HL-3装置上发展了一套垂直边缘汤姆逊散射诊断系统,该系统采用波长1064nm、能量0.6~2J、重复频率30Hz、脉冲宽度15ns的Nd:YAG激光作为诊断光束。入射激光垂直穿过等离子体区域,在水平方向上收集散射光信号。对Nd:YAG激光传播特性进行了实验研究,利用非理想高斯光束传播方程对实验数据进行了拟合,得到了入射激光的束腰半径、束腰位置及品质因子等重要参数。基于实验获得的入射激光参数,设计了一套伽利略扩束准直系统和单透镜聚焦方案,在观测视场中心成功获得了束腰半径为2mm的激光光斑。所开展的Nd:YAG激光传播特性研究不仅是确定汤姆逊散射系统观测视场的关键,也是开展消杂散光孔径光阑设计的基础。 展开更多
关键词 汤姆逊散射系统 高斯光束 准直聚焦光路
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HL-2A装置上撕裂模与湍流相互作用研究的进展
9
作者 蒋敏 许宇鸿 +5 位作者 钟武律 陈伟 石中兵 李继全 张毅 栗钰彩 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第3期332-341,共10页
开展等离子体中撕裂模与湍流之间的相互作用的研究,有助于理解撕裂模对等离子体输运的影响,对在大型聚变装置上发展撕裂模的有效控制技术及维持等离子体高约束性能具有重要指导意义。结合HL-2A装置实验与数值模拟,系统研究了等离子体中... 开展等离子体中撕裂模与湍流之间的相互作用的研究,有助于理解撕裂模对等离子体输运的影响,对在大型聚变装置上发展撕裂模的有效控制技术及维持等离子体高约束性能具有重要指导意义。结合HL-2A装置实验与数值模拟,系统研究了等离子体中撕裂模与湍流的多尺度相互作用机制及其对能量输运的影响。研究取得以下重要发现:(1)发现撕裂模磁岛边界形成强极向流剪切层;(2)证实了撕裂模旋转对湍流幅度的调制效应存在临界磁岛宽度阈值,为Fitzpatrick理论提供了直接实验证据;(3)创新性地发现湍流可通过非线性过程横越磁岛传播,揭示了大磁岛边界激发准相关模湍流的物理现象,并提出非局域相位耦合的湍流传播机制;(4)阐明了磁岛X点区域湍流诱发等离子体热淬灭的物理机理。这些结果表明,主动调控湍流可能成为控制撕裂模稳定性和缓解破裂的一种新方法。 展开更多
关键词 撕裂模 磁岛 湍流 极向流 湍流传播 多尺度相互作用
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J-TEXT托卡马克相干成像光谱诊断系统设计
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作者 聂林 吴骏彬 +5 位作者 龙婷 雷驰 严伟 李杨波 张霄翼 J-TEXT实验团队 《核聚变与等离子体物理》 北大核心 2025年第3期273-279,共7页
相干成像光谱诊断是一种采用高速相机拍摄方式对等离子体边界的杂质离子流速进行二维成像的被动光谱诊断,对研究托卡马克边界和偏滤器等离子体环向旋转、杂质离子分布有着重要的作用。J-TEXT装置成功研制并部署了一套主要基于CⅢ线(464.... 相干成像光谱诊断是一种采用高速相机拍摄方式对等离子体边界的杂质离子流速进行二维成像的被动光谱诊断,对研究托卡马克边界和偏滤器等离子体环向旋转、杂质离子分布有着重要的作用。J-TEXT装置成功研制并部署了一套主要基于CⅢ线(464.88 nm)的相干成像光谱诊断系统。该系统的光学视场设计为12°,主要针对J-TEXT强场侧边缘等离子体区域进行观测。在性能指标方面,系统具备2 ms的时间分辨率,同时实现了11 mm(垂直方向)空间分辨率。目前该诊断系统已完成实验测试,并成功获取了等离子体边界的关键数据,为开展边界物理研究提供了新的实验手段。 展开更多
关键词 相干成像光谱诊断 环向速度 J-TEXT托卡马克
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超声分子束束流辉光放电系统研制及应用
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作者 殷娇 许可 +7 位作者 王驰宇 赵伟 蒋富强 陈程远 朱毅仁 聂林 冯北滨 肖国梁 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第S2期303-310,共8页
超声分子束注入作为磁约束聚变装置中一种常用的加料及边界粒子控制技术,因其速度快、定向性优良等特点被广泛应用。为优化束流特性,一种用于测量束流特性分布的辉光放电系统被研制,并被应用于束流结构及参数的研究分析。实验结果表明,... 超声分子束注入作为磁约束聚变装置中一种常用的加料及边界粒子控制技术,因其速度快、定向性优良等特点被广泛应用。为优化束流特性,一种用于测量束流特性分布的辉光放电系统被研制,并被应用于束流结构及参数的研究分析。实验结果表明,束流电离的过程可分辨条件下最快约为0.7 ms,系统配置的高速相机可捕获束流的清晰结构,该结构可准确用于束流寂静区长度及发散角度等关键信息测量。超声分子束束流纹影测量对比实验验证了直流辉光放电束流参数的一致性及可靠性。在此过程中,通过对束流形貌演化过程的研究,揭示了超声分子束的马赫盘形成机制,为其性能优化提供了物理和数据支撑。在氖气超声分子束放电实验中,扫描探针系统测得的束流响应给出了束流传播方向上的速度分布。马赫盘附近区域的速度分布结构特征与超声束流演化模型的预测相符,且通过速度分布测量获得的寂静区长度与纹影实验建立的定标关系呈现高度一致性,这为超声分子束的全剖面分布测量及其与等离子体相互作用的深入研究奠定了实验基础。 展开更多
关键词 超声分子束注入 辉光放电 束流形貌 束流速度
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不同工作气体下直流电弧等离子体特性的数值模拟研究
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作者 谢文军 陈文波 +2 位作者 陈伦江 杨斌 阳璞琼 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第4期272-277,共6页
数值模拟由于低成本的特点成为研究等离子直流电弧内部射流特性的有效工具。文章通过数值模拟的方法研究了等离子发生器在不同气体工况下电弧的射流特性。研究显示层流等离子内部的温度分布以及速度分布与工作气体物性参数有着极大的关... 数值模拟由于低成本的特点成为研究等离子直流电弧内部射流特性的有效工具。文章通过数值模拟的方法研究了等离子发生器在不同气体工况下电弧的射流特性。研究显示层流等离子内部的温度分布以及速度分布与工作气体物性参数有着极大的关系,在电流为75 A,工作气体流量为3 g/s的条件下弧室内氩气的温度最高,氢气的温度最低;而在阳极以外的大部分区域氧气的温度最大、氮气次之、然后是氩气,氮气和氢气在阳极以外区域出现电弧未充分形成现象;几种的气体温度分布在弧室内均呈现U型分布,轴线上速度都是在弧室内增加,弧室外减小。文章从气体物性参数的角度分析了直流电弧等离子体的射流特性,为直流电弧等离子体发生器的研究以及在不同场景下的实际应用提供了极其重要的指导作用。 展开更多
关键词 直流电弧等离子体 数值模拟 射流特性 层流模型
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基于可变电容的X波段高功率宽频带波束扫描反射阵列天线设计
13
作者 张炀 李相强 +2 位作者 张健穹 王庆峰 唐先锋 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第6期48-56,共9页
针对高功率微波系统宽频带和波束扫描需求,提出并设计了一种基于可变电容的X波段高功率宽频带波束扫描反射阵列天线。天线采用线极化喇叭馈源和三明治介质埋藏式贴片单元,其中贴片部分为嵌套式双谐振结构集成可变电容,同步拓宽相位调节... 针对高功率微波系统宽频带和波束扫描需求,提出并设计了一种基于可变电容的X波段高功率宽频带波束扫描反射阵列天线。天线采用线极化喇叭馈源和三明治介质埋藏式贴片单元,其中贴片部分为嵌套式双谐振结构集成可变电容,同步拓宽相位调节范围(360°)与工作带宽。通过消除单元突变结构并采用三明治介质层,有效抑制了三相点产生,使功率容量提升至5 MW(0.1 MPa气压SF6环境)。调节可变电容容值可实现8.55~9.65 GHz频段内12%相对调谐带宽。基于11×11矩形栅格的反射阵仿真表明:242 mm口径阵列天线最大增益25.12 dBi,口径效率54.39%,全频带支持0°~20°波束扫描。相较于现有技术,该设计在调谐带宽(12%)和功率容量(5 MW)方面具有优势,为高功率微波系统的宽频带波束控制提供了有效途径。 展开更多
关键词 高功率微波 宽频带 电控波束扫描 反射阵列天线 可变电容
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RF-PECVD生长参数对石墨烯薄膜品质的影响
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作者 袁强华 任江枫 殷桂琴 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第2期98-105,共8页
对比不同工艺参数条件下生长的石墨烯薄膜的形貌和品质,分别研究了高频功率、放电气压、气体流量比、生长时间、生长温度以及基底种类对双频放电的RF-PECVD制备的石墨烯薄膜品质影响。实验结果表明,石墨烯的缺陷程度随着高频功率的增加... 对比不同工艺参数条件下生长的石墨烯薄膜的形貌和品质,分别研究了高频功率、放电气压、气体流量比、生长时间、生长温度以及基底种类对双频放电的RF-PECVD制备的石墨烯薄膜品质影响。实验结果表明,石墨烯的缺陷程度随着高频功率的增加而降低,但是薄膜的厚度随着高频功率的增加而减小。在3 Torr及5 Torr的条件下,石墨烯薄膜存在着较多的边界状缺陷。甲烷/氩气流量比为10:30、生长时间为40 min时,能够生长出品质较好的石墨烯薄膜。生长温度对石墨烯薄膜的生长影响较大,在300℃时,镍基底表面无法生长出石墨烯薄膜,并且生长温度低于600℃时,都无法生长出品质较好的石墨烯薄膜。最后发现,相同的生长条件,在镍基底上生长的石墨烯薄膜厚度更小,但是铜基底生长的石墨烯薄膜缺陷更少,品质更好,这与薄膜在两种基底上不同的生长方式有关。 展开更多
关键词 射频等离子体增强化学气相沉积 双频放电 石墨烯薄膜
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基于IB-LBFS和NFE的大变形膜结构流固耦合数值模拟
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作者 佟莹 牟永飞 +2 位作者 刘钒 肖中云 雷勇强 《力学学报》 北大核心 2025年第5期1216-1232,共17页
在航天航空工程领域,以降落伞、飞艇等为代表的柔性织物飞行器在非定常气动力作用下呈现的非线性动力学响应与复杂流动特征,已成为大变形流固耦合(fluid structure interaction,FSI)研究的前沿挑战.这类超弹性膜结构在气动载荷作用下产... 在航天航空工程领域,以降落伞、飞艇等为代表的柔性织物飞行器在非定常气动力作用下呈现的非线性动力学响应与复杂流动特征,已成为大变形流固耦合(fluid structure interaction,FSI)研究的前沿挑战.这类超弹性膜结构在气动载荷作用下产生的几何非线性、材料非线性和边界非线性耦合现象,给传统数值模拟方法带来了网格畸变、界面追踪和能量守恒等多重技术难题.文章面向此类FSI数值模拟需求,提出将浸入边界-格子玻尔兹曼通量求解(immersed boundary-lattice Boltzmann flux solver,IB-LBFS)方法和膜结构非线性有限元(nonlinear finite elements,NFE)方法结合,建立了双向流固耦合计算框架,实现了四大核心功能:黏性流动动态变形边界识别、流体-结构载荷与物面动态重构、超弹性材料非规则薄膜结构求解和大规模并行计算.以恒压充气囊体为研究对象,对自由来流作用下气囊与黏性流体间的流固耦合效应进行分析.结果表明,该算法预测数据符合流场分布特性及结构响应发展规律.开发的双向强流固耦合计算程序可进一步应用于航空降落伞、飞艇等充气式飞行器的流固耦合效应评估,为未来柔性飞行器结构设计、强度校核及飞行可靠性评估提供理论参考. 展开更多
关键词 流固耦合 IB-LBFS方法 非线性有限元法 织物薄膜
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激光焦斑尺寸对极紫外辐射影响的理论研究
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作者 蓝翔 李学成 +3 位作者 杨顺熠 唐桧波 况龙钰 胡广月 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第5期52-66,共15页
为了解激光焦斑尺寸对极紫外转换效率影响及产生影响的物理机制,通过理论解析的方式提出了激光烧蚀平面靶产生冕区等离子体的二维瞬态膨胀模型来研究激光焦斑对极紫外光转换效率的影响。发现在激光光强7.45×10^(10) W/cm^(2)、半... 为了解激光焦斑尺寸对极紫外转换效率影响及产生影响的物理机制,通过理论解析的方式提出了激光烧蚀平面靶产生冕区等离子体的二维瞬态膨胀模型来研究激光焦斑对极紫外光转换效率的影响。发现在激光光强7.45×10^(10) W/cm^(2)、半高全宽5 ns、波长1 064 nm时,随着激光焦斑半径从60μm增大到300μm,相应地极紫外转换效率从1%增大到5.5%;而焦斑半径大于300μm后,相应地极紫外转换效率保持在5.5%。这是由于激光烧蚀平面靶产生的冕区等离子体从初始的一维膨胀到随后的二维膨胀过程决定了发射极紫外光的等离子体区的饱和尺寸,并最终决定了极紫外光的转换效率。转换效率随焦斑半径变化的趋势可以解释激光烧蚀锡靶实验观察到的物理现象。 展开更多
关键词 激光等离子体 极紫外辐射 激光焦斑尺寸 理论解析 二维膨胀
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用于提高气体处理效率并降低阻力的三电极等离子体激励器
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作者 尹博 朱益飞 +1 位作者 吴云 郑博睿 《高电压技术》 北大核心 2025年第10期5284-5294,I0022,共12页
低温等离子体技术在气体处理和能源转化等领域展现出了强大的应用潜力。其中,介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)是工程应用中最常见的产生等离子体方式。然而,DBD仍存在产生等离子体范围有限、阵列风阻大等问题。为此提... 低温等离子体技术在气体处理和能源转化等领域展现出了强大的应用潜力。其中,介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)是工程应用中最常见的产生等离子体方式。然而,DBD仍存在产生等离子体范围有限、阵列风阻大等问题。为此提出了一种低风阻的等离子体激励器(介质阻挡放电+直流放电),通过建立二维流体模型和零维反应动力学模型,研究了该激励器结构对放电特性和产物的影响,并与传统沿面介质阻挡放电激励器进行对比。结果表明:1)此模型放电分为3个阶段,当直流放电预电离密度达到阈值时,空间电子崩重叠,流注转变成为扩散放电;2)随着直流电极位置离DBD高压电极越近,放电越容易击穿整个通道,随着直流电极直径越来越大,约化电场逐渐减小,但由于放电间隙减小,击穿时间基本相同;3)在相同参数下,在DBD附近产生的活性粒子数密度基本相同,在空间放电中会低一个数量级,但等离子体覆盖面积广,更有助于高效处理气体。该激励器的优化设计为工业气体处理和环境控制提供了新的解决方案,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 气体处理 流体模型 反应动力学模型 三电极等离子体激励器 结构计算分析
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交流激励下的锯齿环状表面介质阻挡放电特性 被引量：1
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作者 徐海笑 姜慧 +2 位作者 杨永杰 龚子羿 杨帆 《高电压技术》 北大核心 2025年第4期2049-2059,共11页
为探究高压电极形状对环状表面介质阻挡放电特性和气动激励的影响,设计了一种锯齿环状激励器并研究了交流电源激励下锯齿数量对电流波形、放电图像、功率、推力和流场的影响。研究结果表明:增加锯齿后电压上升期间的电流脉冲数增多,这... 为探究高压电极形状对环状表面介质阻挡放电特性和气动激励的影响,设计了一种锯齿环状激励器并研究了交流电源激励下锯齿数量对电流波形、放电图像、功率、推力和流场的影响。研究结果表明:增加锯齿后电压上升期间的电流脉冲数增多,这与锯齿极不均匀的电场与暴露电极长度的增加有关;平均功率与电压近似线性关系且功率随锯齿数增加逐渐降低。锯齿的存在使环状电极内边缘放电通道更加集中,较为密集的锯齿结构有助于改善放电的均匀性。锯齿环状表面介质阻挡放电以更低的功率产生更大面积的等离子体,锯齿数等于12时等离子体分布的对称性达到最优。相邻锯齿外电场的抵消作用抑制了微放电的产生,外电场分布决定了放电面积的增长。锯齿结构增大了环状激励器的推力和推功比,推力的增加与电流脉冲数和平均功率有关。流场在水平方向的分布随锯齿数增加逐渐变窄,放电产生的动量在垂直方向上更加集中。 展开更多
关键词 表面介质阻挡放电 锯齿电极 微放电 放电面积 推力
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电荷交换复合光谱法测量EAST径向氢氘密度比
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作者 史唱 黄娟 +3 位作者 高伟 孙延旭 王书松 王曦辉 《量子电子学报》 北大核心 2025年第5期611-619,共9页
针对氢同位素比值测量在聚变研究中的重要性,本文研究了利用主离子电荷交换复合光谱诊断(MICER)系统,测量EAST超导托卡马克中的等离子体芯部氢(H)和氘(D)密度比的数据处理方法。实验上,利用中性束注入的调制注入方法,实现MICER信号中的... 针对氢同位素比值测量在聚变研究中的重要性,本文研究了利用主离子电荷交换复合光谱诊断(MICER)系统,测量EAST超导托卡马克中的等离子体芯部氢(H)和氘(D)密度比的数据处理方法。实验上,利用中性束注入的调制注入方法,实现MICER信号中的等离子体边缘D(H)辐射本底的扣除;实验数据处理上,利用八高斯拟合法结合塞曼效应分析,对Hα和Dα的电荷交换发射谱线进行谱线分离。具体在高斯拟合中,假定主离子温度和速度与碳离子的相同,以等离子体旋转速度作为多普勒频移速度,由碳电荷交换谱的展宽推测出Hα和Dα的发射谱展宽参数,最终将高斯拟合的自由参量从12个缩减为4个。该数据处理方法可以成功分离出热Hα和热Dα的发射谱线,从而实现对等离子体芯部H和D密度比的测量。 展开更多
关键词 等离子体物理学 等离子体芯部氢氘比 光谱诊断 塞曼效应 高斯拟合
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非热等离子体催化合成氨过程的性能评价指标、检测表征手段与仿真研究进展
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作者 冯越 樊洁平 +2 位作者 刘定新 屠昕 周仁武 《电工技术学报》 北大核心 2025年第21期6757-6779,共23页
氨是一种重要的工业化学品,工业上主要通过哈伯-博世(H-B)法合成,但这种方法会消耗大量的一次能源并向大气排放CO_(2)。近年来,非热等离子体催化合成氨作为一种绿色的代替方案成为研究热点,各种类型的等离子体以及催化剂的组合被应用到... 氨是一种重要的工业化学品,工业上主要通过哈伯-博世(H-B)法合成,但这种方法会消耗大量的一次能源并向大气排放CO_(2)。近年来,非热等离子体催化合成氨作为一种绿色的代替方案成为研究热点,各种类型的等离子体以及催化剂的组合被应用到氨合成中,而一套合理的评价标准能够为找到有效的等离子体催化手段提供方向。此外,深入了解等离子体催化合成氨的机理以及等离子体与催化剂的理化特性对推动其技术的发展至关重要,而这基于了解和使用各种先进的检测方法以及对等离子体化学反应的建模和仿真。鉴于此,该文综述了国内外文献报道的等离子体催化合成氨技术评估方法以及仿真进展,并介绍了非热等离子体氨合成反应动力学原理及其典型理论,深入探讨了这些方法的基本原理以及当前的研究进展。另外,该文对低温等离子体催化原位检测手段的发展进行了展望。该文将为探究等离子体催化合成氨领域的研究提供指导,以期共同提升科学认知水平并推动应用发展。 展开更多
关键词 等离子体催化 氨合成 检测方法 理化特性 仿真与建模
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