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尘埃等离子体棘轮中颗粒分离的三维模拟
1
作者 田淼 姚廷昱 +2 位作者 才志民 刘富成 贺亚峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期210-217,共8页
利用棘轮结构可以对随机运动的颗粒进行整流使其产生定向的输运.不同尺寸的颗粒对棘轮整流的响应不同,因此可以利用棘轮实现颗粒分离.基于前期气相等离子体中颗粒整流与分离实验,本文通过构建三维模型对双分散颗粒分离的物理机理进行研... 利用棘轮结构可以对随机运动的颗粒进行整流使其产生定向的输运.不同尺寸的颗粒对棘轮整流的响应不同,因此可以利用棘轮实现颗粒分离.基于前期气相等离子体中颗粒整流与分离实验,本文通过构建三维模型对双分散颗粒分离的物理机理进行研究.首先通过等离子体流体模拟及双正弦函数插值的方法,得到实验难以测得的不对称棘轮通道内等离子体参量分布,并对微米级尘埃颗粒在棘轮鞘层中的受力进行分析,进一步利用Langevin方程对尘埃等离子体棘轮中双分散颗粒定向输运过程进行数值模拟,重现了颗粒分离实验现象.结果分析表明,双分散的尘埃颗粒悬浮在鞘层中不同的高度,并受到相反取向的不对称势的作用,造成其向相反方向的输运. 展开更多
关键词 尘埃等离子体 棘轮 颗粒分离
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尘埃等离子体棘轮中尘埃涡流研究
2
作者 蔡雅文 马宗博 +3 位作者 才志民 赵佑凯 刘富成 贺亚峰 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第3期172-178,共7页
尘埃涡流是芯片刻蚀工艺和微重力及地面尘埃等离子体实验中普遍存在的一种现象,研究其形成机制具有重要意义.由于实验上很难诊断带电尘埃颗粒所处鞘层的等离子体参量,因此尘埃涡流的形成机制仍不清楚.本文在一个全新的尘埃等离子体棘轮... 尘埃涡流是芯片刻蚀工艺和微重力及地面尘埃等离子体实验中普遍存在的一种现象,研究其形成机制具有重要意义.由于实验上很难诊断带电尘埃颗粒所处鞘层的等离子体参量,因此尘埃涡流的形成机制仍不清楚.本文在一个全新的尘埃等离子体棘轮实验中观察到了单个尘埃涡流的运动,并探讨了放电条件对其运动规律的影响.通过建立三维尘埃等离子体棘轮模型,数值模拟研究了棘轮通道内的等离子体参量分布特征,并利用Langevin模拟重现了实验现象.实验与模拟结果表明,尘埃颗粒所在的锯齿槽内的电势分布具有不对称性,进而造成锯齿槽内离子流的旋度不为零,非平衡离子拖拽力是驱动尘埃颗粒产生涡流运动的根本原因. 展开更多
关键词 尘埃等离子体 带电颗粒 涡流
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尘埃等离子体棘轮整流实验与三维模拟 被引量：1
3
作者 蔡雅文 田淼 +4 位作者 马宗博 才志民 李庆 刘富成 贺亚峰 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2022年第9期113-121,共9页
实现对等离子体环境中带电尘埃颗粒的调控具有重要的科学意义和应用前景.本文通过设计尘埃等离子体棘轮实验,在射频辉光放电等离子体中实现了尘埃颗粒的整流,通过调节放电功率与压强可以控制颗粒的速度与方向.为了揭示其整流机制,利用... 实现对等离子体环境中带电尘埃颗粒的调控具有重要的科学意义和应用前景.本文通过设计尘埃等离子体棘轮实验,在射频辉光放电等离子体中实现了尘埃颗粒的整流,通过调节放电功率与压强可以控制颗粒的速度与方向.为了揭示其整流机制,利用等离子体流体模型重构了棘轮通道中等离子体参量的三维分布,分析了尘埃颗粒动力学,并进一步对棘轮通道中的颗粒进行了Langevin模拟,定量地重现了颗粒整流等实验现象.研究结果表明,沿棘轮通道方向的非平衡离子拖拽力驱动带电颗粒形成定向运动.实验与模拟结果对深入研究带电尘埃颗粒调控及其能量转化提供了实验支持与模型依据. 展开更多
关键词 尘埃等离子体 带电颗粒 整流
原文传递
直流放电等离子体鞘层深处介质颗粒的带电量
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作者 才志民 张宁 +3 位作者 张顺欣 王硕 刘富成 贺亚峰 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期470-475,共6页
针对直流放电尘埃等离子体实验中介质球大颗粒的复杂运动现象,采用理论分析和数值模拟,研究了鞘层深处介质球颗粒的电性和带电量问题.研究结果表明,鞘层深处带电大颗粒的电性和带电量与以往人们广泛研究的悬浮在鞘层边界附近的小颗粒完... 针对直流放电尘埃等离子体实验中介质球大颗粒的复杂运动现象,采用理论分析和数值模拟,研究了鞘层深处介质球颗粒的电性和带电量问题.研究结果表明,鞘层深处带电大颗粒的电性和带电量与以往人们广泛研究的悬浮在鞘层边界附近的小颗粒完全不同.当颗粒与极板间距小于8.2 mm时,颗粒带正电;通过修正离子充电电流,计算得到半径为250μm的颗粒在放电电压为U=-280 V时带电量约Q=5.2×10^(6)e,计算结果验证了前期实验测量结果. 展开更多
关键词 尘埃等离子体 介质颗粒 带电量
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