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等离子体模拟改进电磁粒子网格算法 被引量:2
1
作者 李永东 何锋 刘纯亮 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1000-1003,共4页
为了消除传统电磁粒子网格算法在交错推进电场和磁场、粒子动量和位置时存在的半时间步长差 ,推导出一种电磁场和粒子非交错推进的改进电磁粒子网格算法 .该算法通过引入一个中间过渡时刻 ,对麦克斯韦方程组和牛顿 洛仑兹方程的差分格... 为了消除传统电磁粒子网格算法在交错推进电场和磁场、粒子动量和位置时存在的半时间步长差 ,推导出一种电磁场和粒子非交错推进的改进电磁粒子网格算法 .该算法通过引入一个中间过渡时刻 ,对麦克斯韦方程组和牛顿 洛仑兹方程的差分格式进行了变换 ,使算法实现了同时将所有物理量从n时刻推进到n +1时刻 .该算法能得到时间上同步的参数 ,有利于计算结果的数据处理以及在模拟过程中对电磁场和粒子进行实时诊断 .应用改进后的电磁粒子网格算法对无箔二极管实例进行了模拟 。 展开更多
关键词 等离子体模拟 电磁粒子网格算法 场推进 粒子推进 电磁场 粒子动量
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极坐标下等离子体模拟的粒子推进算法
2
作者 李永东 刘纯亮 王洪广 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期842-842,共1页
关键词 极坐标 等离子体模拟 粒子推进算法 粒子运动方程
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螺旋波等离子体推进器中双层形成的PIC模拟 被引量:3
3
作者 夏广庆 徐宗琦 +3 位作者 邹存祚 郝剑昆 陈茂林 王鹏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期259-265,共7页
建立了螺旋波等离子体推进器中双层等离子体形成过程的一维全粒子PIC模型,讨论了放电过程中电子加热模型和等离子体膨胀模型,计算了不同条件下螺旋波等离子体推进器中双层等离子体的分布。结果表明:采用氩气工质,在射频电流90A/m^2和... 建立了螺旋波等离子体推进器中双层等离子体形成过程的一维全粒子PIC模型,讨论了放电过程中电子加热模型和等离子体膨胀模型,计算了不同条件下螺旋波等离子体推进器中双层等离子体的分布。结果表明:采用氩气工质,在射频电流90A/m^2和工作压强0.05-0.15Pa的条件下,可产生双层等离子体,其密度为1.3×10^15-2.8×10^15 m^-3,双层电势降为10-30V,可加速氩离子束流,喷射速度为3-12km/s,双层加速效应对推进器的性能具有一定影响。 展开更多
关键词 电推进 螺旋波等离子体 双层等离子体 等离子体模拟 PIC模拟
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霍尔推进器放电等离子体的数值模拟研究与发展 被引量:3
4
作者 赵杰 唐德礼 汪礼胜 《上海航天》 北大核心 2008年第2期36-41,共6页
阐述了霍尔推进器的工作原理。介绍了等离子体模拟中的流体、粒子和混合三种模型,以及粒子模型中直接蒙特卡罗模拟(DSMC)、等离子体模拟(PIC)和PIC/DSMC混合模拟方法。给出了一维流体模型的假设条件和控制方程、DSMC的空间迭代和时间步... 阐述了霍尔推进器的工作原理。介绍了等离子体模拟中的流体、粒子和混合三种模型,以及粒子模型中直接蒙特卡罗模拟(DSMC)、等离子体模拟(PIC)和PIC/DSMC混合模拟方法。给出了一维流体模型的假设条件和控制方程、DSMC的空间迭代和时间步进两种求解方法,以及PIC、PIC/DSMC混合法与典型二维混合模型的建立过程。讨论了三种模型的适用条件、局限性,以及发展趋势。 展开更多
关键词 霍尔推进器 流体模拟 粒子模拟 流体与粒子混合模拟 直接蒙特卡罗模拟 等离子体模拟
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从美国EMPIRE软件看大型高功率脉冲电磁等离子体程序研发趋势
5
作者 董志伟 董烨 +1 位作者 薛碧曦 周海京 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期827-835,957,共10页
EMPIRE软件是美国针对下一代高性能计算平台开发的电磁等离子体模拟软件,可用于高置信度地开展高功率脉冲产生、传输以及与物质互作用的全过程模拟。解读EMPIRE软件的研制进展对发展大型高功率脉冲电磁等离子体软件具有重要借鉴意义。... EMPIRE软件是美国针对下一代高性能计算平台开发的电磁等离子体模拟软件,可用于高置信度地开展高功率脉冲产生、传输以及与物质互作用的全过程模拟。解读EMPIRE软件的研制进展对发展大型高功率脉冲电磁等离子体软件具有重要借鉴意义。首先分析了EMPIRE软件的架构及数学物理方案,然后着重讨论了其性能可移植性的软件特征和各子模块的算法特点,最后结合具体的应用案例展示了EMPIRE的强大计算能力。解读EMPIRE的启示包括如下几点:使用异构架构是实现未来E级(百亿亿次级)计算能力部署的关键点;研制灵活的功能模块,开展分层级的建模计算,最后拉通整个物理过程链条模拟,能够有效发挥装置指标的数值评估作用;多团队协作共同开发是丰富软件功能的基础;软件的置信度需要全方位的验证与确认。 展开更多
关键词 等离子体数值模拟 EMPIRE软件 高功率脉冲 粒子-流体混合模拟 性能可移植性
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利用栅网控制空间等离子体环境效应模拟中的等离子体参数
6
作者 庞永江 徐跃民 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期142-146,共5页
通常采用ECR等离子体源产生的等离子体的温度和密度都比较大,通过附加适当目数的栅网,并在栅网上加一定的偏置电位来对等离子体参数,尤其是温度、密度进行调整,满足空间等离子体环境模拟要求.本文利用14目、25目的栅网,对己有的地面实... 通常采用ECR等离子体源产生的等离子体的温度和密度都比较大,通过附加适当目数的栅网,并在栅网上加一定的偏置电位来对等离子体参数,尤其是温度、密度进行调整,满足空间等离子体环境模拟要求.本文利用14目、25目的栅网,对己有的地面实验室空间等离子体环境进行了改进,得到了更加接近空间等离子体参数的一个地面模拟环境. 展开更多
关键词 空间等离子体模拟 ECR 栅网控制 地面模拟环境 环境效应 等离子体参数
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强激光等离子体中质子加速的新机制 被引量:11
7
作者 郝东山 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期653-656,共4页
为了研究等离子体中Compton散射对靶背法向方向加速质子的影响,采用多光子非线性Compton散射模型和等离子体模拟方法,对Compton散射下等离子体中的质子加速进行了理论分析和数值模拟,提出了将入射光和Comp-ton散射光作为在等离子体靶表... 为了研究等离子体中Compton散射对靶背法向方向加速质子的影响,采用多光子非线性Compton散射模型和等离子体模拟方法,对Compton散射下等离子体中的质子加速进行了理论分析和数值模拟,提出了将入射光和Comp-ton散射光作为在等离子体靶表面处形成的静电场加速质子的新机制,得到了质子加速的一些重要数据。结果表明,Compton散射使等离子体内产生的高能电子数增加,高能电子靶表面上所产生的静电场增强,从而使质子获得更高的加速能量;散射使静电场增强效应,有效地补偿了因激光调制不稳定性增强而造成电子在向等离子体输运过程中的能量损失,从而使质子从平缓密度标长等离子体中获得的加速能量高于从陡峭密度标长等离子体中获得的加速能量。因此,采用Compton散射下的平缓密度标长等离子体加速质子较为理想。 展开更多
关键词 激光物理 等离子体 超强激光 质子加速 等离子体模拟方法 多光子非线性COMPTON散射
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连续磁活动对等离子体层演化的影响
8
作者 提烁 沈超 +4 位作者 陈涛 纪勇 贺晗 徐荣栏 黄娅 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期869-880,共12页
利用嫦娥三号极紫外相机观测的2014年2月21日等离子体层极紫外对数图像,分析了一系列磁活动状态下等离子体层晨侧视角的演化.由等离子体层质子的相空间分布,模拟了2014年2月18—22日发生一系列磁暴事件时等离子体层在磁赤道面的演化.通... 利用嫦娥三号极紫外相机观测的2014年2月21日等离子体层极紫外对数图像,分析了一系列磁活动状态下等离子体层晨侧视角的演化.由等离子体层质子的相空间分布,模拟了2014年2月18—22日发生一系列磁暴事件时等离子体层在磁赤道面的演化.通过观测与模拟发现,等离子体层实际的填充速度大于模拟时等离子体层的填充速度.推测昏侧与日侧之间的羽结构对侧面视角下向阳侧等离子体层顶的位置会造成影响.模拟中等离子体层整体对磁暴的响应在3h内,大磁暴对等离子体层的影响时间较长,可以达到1~2天.连续的磁暴事件对等离子体层的影响有叠加的效果.等离子体层的回填比侵蚀需要更长的时间. 展开更多
关键词 等离子体 极紫外成像 等离子体模拟
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基于Matlab和COMSOL的等离子原煤脱硫仿真研究
9
作者 许允之 刘延年 伍小杰 《煤矿机电》 2013年第6期12-15,23,共5页
等离子原煤脱硫模型是一种利用等离子体在燃烧前对煤进行脱硫的技术,依据实验室的原煤脱硫模型,运用Simulink软件平台,搭建了等离子脱硫电路仿真模型,对其模型和影响等离子体脱硫的一些因素进行讨论分析。主要是利用多物理场耦合软件(CO... 等离子原煤脱硫模型是一种利用等离子体在燃烧前对煤进行脱硫的技术,依据实验室的原煤脱硫模型,运用Simulink软件平台,搭建了等离子脱硫电路仿真模型,对其模型和影响等离子体脱硫的一些因素进行讨论分析。主要是利用多物理场耦合软件(COMSOL)对等离子脱硫放电模型在氩气环境中的等离子体进行了模拟与分析,对等离子脱硫放电模型在试验中采集的数据进行处理与分析,并提出了推测:等离子煤脱硫的脱硫效果会体现在近次谐波上。 展开更多
关键词 等离子原煤脱硫模型 SIMULINK仿真 多物理场耦合等离子体模拟 脱硫数据
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时域间断伽辽金-粒子模拟方法研究进展
10
作者 陈再高 齐红新 +1 位作者 李炎培 任泽平 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期818-826,共9页
时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值... 时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值模拟方面具有广泛的用途。近年来国内外报道了大量DGTD-PIC方面的研究工作,该方法在核心关键技术方面已取得了许多突破性进展。为促进DGTD-PIC方法的发展及应用,本文对该方法在修正势的DGTD电磁场计算方法、复频移完全匹配层边界、非结构网格中带电粒子定位与电荷和电流分配等关键技术方面所取得的研究成果进行了详细介绍。 展开更多
关键词 等离子体模拟 时域间断伽辽金(DGTD)方法 有限元方法 全电磁粒子模拟算法 真空电子器件
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复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究进展
11
作者 陈再高 唐泽华 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期808-817,共10页
全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内... 全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内电磁场随时间的变化,但FDTD方法采用正六面体单元的结构网格,会带来阶梯误差;电磁场时域有限元(finite-element time-domain,FETD)方法采用非结构网格能准确描述复杂模型,可用于复杂结构的电磁场数值模拟,但需求解大型逆矩阵,无法适用于电大尺寸结构的数值模拟。为准确模拟复杂真空电子器件内电磁场与电子束之间的非线性相互作用,国内外学者在复杂结构共形全电磁粒子模拟技术方面取得了突破性研究进展,实现了基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术,开展了基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术研究,并研制了数值模拟软件。为促进国内复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究及应用,本文首先对基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术研究中的关键技术进行了详细介绍,包括共形结构网格生成技术、电磁场共形FDTD技术、共形电子束发射技术;然后对基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术中的关键技术进行了详细介绍,包括所采用的基函数、电磁场方程的求解、计算过程中满足的电荷守恒和高斯守恒定律;同时给出了两种模拟技术对典型真空电子器件的模拟结果。 展开更多
关键词 等离子体模拟 共形时域有限差分(FDTD) 时域有限元方法 全电磁粒子模拟方法 真空电子器件
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基于Kr工质的离子推力器栅极PIC仿真 被引量:1
12
作者 陈茂林 夏广庆 +1 位作者 邹存祚 毛根旺 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期178-182,共5页
Kr是新型低成本离子推力器的优选工质之一。采用三维PIC粒子模拟方法对Kr等离子体在栅极系统中的输运过程进行仿真,并与Xe工质仿真结果进行对比,分析工质类型对束流分布、离子通过率、发散角损失和推力等参数特性和分布的影响。结果表明... Kr是新型低成本离子推力器的优选工质之一。采用三维PIC粒子模拟方法对Kr等离子体在栅极系统中的输运过程进行仿真,并与Xe工质仿真结果进行对比,分析工质类型对束流分布、离子通过率、发散角损失和推力等参数特性和分布的影响。结果表明:相比于Xe工质,Kr工质条件下,屏栅上游鞘层区域更大,屏栅离子通过率略有上升;Kr+在加速栅孔轴向速度较大,径向位移小,撞击加速栅几率小,加速栅电流相对较小;Kr工质和Xe工质的发散角损失相当,但Kr工质工作电流区域更高;相比于Xe工质,相同功率条件下Kr工质的推力值约降低20%。 展开更多
关键词 离子推力器 栅极系统 等离子体模拟 PIC 束流
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微型溅射离子泵的阳极筒长度对抽气特性的影响
13
作者 耿健 王晓冬 +1 位作者 郭美如 任正宜 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1596-1603,共8页
基于粒子云网格法与蒙特卡罗法,使用VSim软件对微型溅射离子泵内部潘宁放电的工作过程进行了分析.建立了二维仿真模型并得到了氮气离子入射阴极板时的入射能量、入射角度和入射位置等参数.将非垂直溅射产额理论与仿真得到的结果相结合,... 基于粒子云网格法与蒙特卡罗法,使用VSim软件对微型溅射离子泵内部潘宁放电的工作过程进行了分析.建立了二维仿真模型并得到了氮气离子入射阴极板时的入射能量、入射角度和入射位置等参数.将非垂直溅射产额理论与仿真得到的结果相结合,分析了阴极板上溅射产额的分布规律.根据离子入射参数与溅射产额,计算得到了微型溅射离子泵对氮气的抽速.计算值与实验结果一致性好并且该方法可以给出溅射离子泵抽速阈值对应的压力.仿真结果中增加阳极筒长度可以降低微型溅射离子泵抽速阈值对应的压力,并通过实验证明. 展开更多
关键词 潘宁放电 等离子体模拟 蒙特卡罗 溅射产额 抽速
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强激光与气体-固体复合靶相互作中γ射线产生的研究
14
作者 亚生·尼亚孜 何洋 买买提艾力·巴克 《激光杂志》 北大核心 2025年第2期48-53,共6页
通过理论和二维等离子体粒子模拟方法,研究了强激光与气体-固体复合靶相互作用中γ射线的产生。研究结果表明,向右传播的入射激光在等离子体中激发尾场并将电子加速到高能,随后被固体靶反射的激光与高能电子相互作用。向前传播的电子穿... 通过理论和二维等离子体粒子模拟方法,研究了强激光与气体-固体复合靶相互作用中γ射线的产生。研究结果表明,向右传播的入射激光在等离子体中激发尾场并将电子加速到高能,随后被固体靶反射的激光与高能电子相互作用。向前传播的电子穿过固体靶后再与向左传播的入射激光相互作用。从而,在固体靶前后能产生具有不同长度、能量和延时的两束γ射线。研究激光偏振以及预等离子体密度对γ射线产生的影响并且讨论了其物理机制。研究结果表明,较高密度的预等离子体和圆偏振情况下可以产生更多的γ光子,并且所产生的光子具有小发散角和高通量的优点。 展开更多
关键词 强激光脉冲 激光尾场加速 γ射线产生 等离子体粒子模拟
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纯欧姆加热下托卡马克放电启动的0维数值模拟
15
作者 彭燕丽 赵世秋 +1 位作者 石晓峰 邸浩然 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期227-231,共5页
利用0维数值模型对国际热核实验聚变堆(ITER)的启动放电进行了模拟,给出等离子体密度、等离子体电流、电子温度等参量随时间的演化,并给出电子和离子能量损失的变化。通过分析等离子体参量变化,发现对于特定的环电压,初始放电气压存在... 利用0维数值模型对国际热核实验聚变堆(ITER)的启动放电进行了模拟,给出等离子体密度、等离子体电流、电子温度等参量随时间的演化,并给出电子和离子能量损失的变化。通过分析等离子体参量变化,发现对于特定的环电压,初始放电气压存在上限值,并且分析了启动过程中能量损失机制。在气体完全电离后,电子的平衡损失和输运损失占主导作用。 展开更多
关键词 托卡马克启动 等离子体模拟 欧姆加热
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反常电子粘滞性引起的双撕裂模非线性演化
16
作者 何志雄 董家齐 蒋海斌 《南方能源建设》 2024年第3期36-46,共11页
[目的]在常规电阻撕裂模方程的基础上加入反常电子粘滞性,用圆柱位形的磁流体动力学,对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的非线性发展做了数值研究。[方法]通过对非线性发展阶段磁岛和磁力线的演化分析,详细研究了两个有理面间距分别为... [目的]在常规电阻撕裂模方程的基础上加入反常电子粘滞性,用圆柱位形的磁流体动力学,对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的非线性发展做了数值研究。[方法]通过对非线性发展阶段磁岛和磁力线的演化分析,详细研究了两个有理面间距分别为较大、中等、较小3种情况下,由反常电子粘滞性引起的双撕裂模非线性发展的不同阶段的磁场拓扑结构的变化以及相关动力学特征,探讨了非线性发展的驱动问题。[结果]研究表明,两个有理面的间距的大小,对双撕裂模非线性发展有很大影响。间距中等时,会发生快速磁重联,对位形破坏最快最大。[结论]研究结果对托卡马克的位形设计和运行时的控制提供了参考。 展开更多
关键词 双撕裂模 反常电子粘滞性 非线性演化 等离子体模拟 磁重联
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射频和千赫兹驱动的毫米间隙放电的仿真研究
17
作者 宁文军 李荣辉 +3 位作者 沈雪明 黄小龙 赵莉华 贾申利 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期38-46,共9页
大气压短间隙放电是产生冷等离子体的一种有效手段,常见的交流驱动电源有射频电源和千赫兹交流电源,但这两种不同频率电源所导致的气隙放电特性对比尚鲜有研究。本文以1 mm间隙的针–板电极这一极不均匀电场结构作为放电气隙,将之等效... 大气压短间隙放电是产生冷等离子体的一种有效手段,常见的交流驱动电源有射频电源和千赫兹交流电源,但这两种不同频率电源所导致的气隙放电特性对比尚鲜有研究。本文以1 mm间隙的针–板电极这一极不均匀电场结构作为放电气隙,将之等效为球坐标系下的1维结构,建立基于迁移–扩散近似下的多组分、局部能量近似的经典等离子体流体模型,仿真研究了13.56 MHz射频(RF)电源或50 kHz交流(LF)电源所驱动的1 mm氦气(混合0.1%氮气)间隙的放电过程,关注了在1 mW和1 W这两种不同的沉积能量下的放电特性。结果表明:RF放电在1 mW时表现为电晕放电模式,此时间隙中的带电粒子密度低,且主要集中在功率电极附近;当沉积功率升高至1 W时,间隙放电则呈现出明显的辉光放电特征,电极附近出现鞘层,且气隙中间存在准电中性的等离子体区域;LF放电的起始电压幅值要高于RF,且LF放电随电压升高会较为平顺地从电晕放电模式过渡到辉光放电模式,而不存在明显的转换过程。对两种频率的放电而言,电晕放电模式下,潘宁电离是主要的电离路径;而辉光放电模式下,直接的电子碰撞电离成为主导的电离通道。此外,在相同的沉积功率下,LF放电的最大电子密度、电子温度和正离子温度都要高于RF放电,但时间均匀性较差,呈现出明显的脉冲放电特性。 展开更多
关键词 大气压低温等离子体 气体放电 间隙击穿 等离子体模拟
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Numerical simulation of three-dimensional combustion flows 被引量:1
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作者 TAN Zhi-yong MU Yong ZHENG Hong-tao 《Journal of Marine Science and Application》 2005年第3期42-46,共5页
A finite-rate method is used to simulate the three-dimensional combustion process in a plasma generator with CH4 as the fuel. The simulation was run with RNG k-ε model to simulate turbulence, with eddy-dissipation-co... A finite-rate method is used to simulate the three-dimensional combustion process in a plasma generator with CH4 as the fuel. The simulation was run with RNG k-ε model to simulate turbulence, with eddy-dissipation-concept (EDC) model to simulate the combustion and with discrete ordinates model to simulate radiation. The numerical results show that the flow field characteristics and the parameter distributions are under the condition of rich fuels, and these results provide valuable information when optimizing the plasma generator design and organizing its flow fields. 展开更多
关键词 plasma generator turbulent flow finite-rate reaction discrete ordinates model numerical simulation
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中国力学学会2020年学术活动计划
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《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期292-300,共9页
关键词 中国力学学会 研讨会 等离子体数值模拟 学术会议 学术内容 负责人 流体力学 冲击动力学 多体系统动力学 湍流结构 压电器件 数值模拟方法 生物力学
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中国力学学会2016年学术活动计划
20
《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期254-261,共8页
关键词 学术活动 中国力学学会 学术会议 研讨会 学术内容 负责人 大连理工大学 大连工学院 等离子体数值模拟 西安交通大学航天航空学院 低温等离子体 大气压等离子体 北四环
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