【摘要】：傳統(tǒng)等離子體發(fā)展日趨成熟,但由于其自身性質(zhì)限制,有很多方面難以實現(xiàn)或深入發(fā)展。復(fù)雜等離子體應(yīng)運而生,作為等離子體的一種,復(fù)雜等離子體中除包含電子離子成分外,還包含可達(dá)微米量級的顆粒。由于顆粒尺寸相對較大,我們可對其進(jìn)行操控,且可實現(xiàn)可視化,對于原子層面的一系列物理性質(zhì)可以提供較好的研究對象。地面實驗室中的微粒受重力影響,會產(chǎn)生顆粒向下方堆積現(xiàn)象,雖然可以利用熱泳力進(jìn)行部分抵消,但影響難以消除。故復(fù)雜等離子體實驗已經(jīng)從地面實驗發(fā)展到了太空微重力條件下的實驗。利用飛行器的離心力抵消重力影響。PK-3 Plus作為經(jīng)典的空間站微重力復(fù)雜等離子體實驗裝置,服役多年,向地面輸送回大量數(shù)據(jù),促進(jìn)了復(fù)雜等離子體相關(guān)研究的發(fā)展。但復(fù)雜等離子體實驗中許多參數(shù)難以測量和計算,所以對微重力復(fù)雜等離子體實驗的數(shù)值模擬作用重大。數(shù)值模擬由于影響參數(shù)可控,且可調(diào)節(jié)性強,排除了復(fù)雜因素的影響,使得模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確,對于實驗結(jié)果的分析能夠提供很大參考。對于實驗中發(fā)現(xiàn)的不明顯現(xiàn)象,可進(jìn)行進(jìn)一步的深層研究,幫助對實驗結(jié)果的理解。本文針對PK-3 Plus上二元復(fù)雜等離子體激波的傳播進(jìn)行研究。以往的數(shù)值模擬研究大多集中在一維或兩維層面,一元系統(tǒng)為多,本文將研究重點聚焦在二元3D數(shù)值模擬,主要對實驗中發(fā)現(xiàn)的激波界面反射現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬結(jié)果的分析,以加深對實驗的理解,同時對各個參數(shù)對激波傳播及界面現(xiàn)象的影響進(jìn)行研究。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O53
【圖文】：

圖 1 包括旋轉(zhuǎn)鼓和塵埃分散器的 Q 機(jī)的示意圖[23]用于這種實驗的塵粒通常是各種尺寸和形狀的氧化鋁（Al2O3）和高合硅酸鋁，Al2Si2O7·nH2O）。從真空室收集塵埃顆粒樣品，可以用電子攝的照片進(jìn)行分析，以確定它們的尺寸分布。塵埃顆粒主要吸收等離子體顆粒（K+離子和電子）的電量而被充電塵埃粒子的情況類似于電勢漂移的 Langmuir 探針[10]，該探針在 K+等所帶浮點勢可達(dá)的 T 。為了估算一個塵埃粒子的電荷狀態(tài)，人們子視為一個半徑為 rd的小球（盡管球形對于高嶺土塵埃來說并不總是半徑 的球體具有C 的電容。因此，對于 和T 的電量是 CV 。我們現(xiàn)在估計一個不帶電的塵埃顆粒近平衡電位所需的時間為 。這個時間近似為 ，其中I 是充電電流（因為 I I ）。當(dāng) 時， ，T 我們有 ，I 和 。由于塵埃顆粒度估計為 100 cm s-1，落在等離子體柱頂部非常薄的一層內(nèi)，塵埃顆平衡電位。

放電在具有冷電極的圓柱形玻璃管中產(chǎn)生。一個內(nèi)徑3厘米，長60厘米的玻璃管垂直放置。兩電極間隔40厘米，放電電流0.4到2.5mA，氖的壓力從0.2到1Torr變化。如圖2所示，這些條件允許在兩個電極之間形成自然的靜止等離子體層。微米量級，質(zhì)量達(dá)克級的顆粒被放置在玻璃管上部的塵埃分散器中。落下的顆粒被捕獲并懸浮在引力 Z E （g是重力加速度，E 是底層電場）層中。圖3 圓柱形放電系統(tǒng)的側(cè)視圖草圖[24]

圓柱形放電系統(tǒng)的側(cè)視圖草圖

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本文編號：2799126