Введение 3
1. Актуальность 3
2. Тлеющий разряд 3
3. Вычислительный эксперимент 4
Глава 1. Применение плазмы тлеющего разряда 6
1.1. Осветительные лампы 6
1.2. Плазменная наплавка 6
1.3. Плазменное напыление 7
1.4. Плазменная кристаллография 7
1.5. Ионные двигатели 7
Глава 2. Постановка задачи 9
2.1. Метастабильные атомы 9
2.2. Список задач 10
Глава 3. Математическая модель 11
3.1. Физика явления 11
3.1.1. Ионизация Пеннинга 13
3.1.2. Ступенчатая ионизация 14
3.1.3. Возбуждение метастабилей 14
3.1.4. Излучательная рекомбинация 14
3.1.5. Гашение столковением 14
3.1.6. Электронное девозбуждение 14
3.2. Описание одномерного случая 15
Глава 4. Метод расчета 17
Глава 5. Результаты расчётов 19
Заключение 25
Список литературы 26
Приложения 27
Купить

1. Актуальность
Неизменным стремлением развития промышленности является улучшение качества производственных материалов. Средством достижения нужных характеристик в настоящее время служат различные методы их модификации.
Одним из методов электрофизической обработки является воздействие плазмой газового разряда, которое используется для улучшения свойств промышленных материалов, улучшения износостойкости и продления срока их службы. Такой вид модификации удобен тем, что подходит для обработки самых разных материалов, и потому представляет собой большой интерес. В этой работе рассматривается конкретный вид электрического разряда - тлеющий.
Однако метод обработки материалов плазмой тлеющего разряда характеризуется зависимостью конечного результата от большого числа параметров, связанных между собой сложным образом, вследствие чего проведение исследований на реальных экспериментальных установках становится сложным и дорогостоящим процессом. Поэтому в настоящее время предпочтение отдается первоначальному математическому моделированию физических процессов, происходящих в плазмотронах. Для этой цели используются программные алгоритмы на языках высокого уровня.
2. Тлеющий разряд
Тлеющий разряд - это один из видов стационарного электрического разряда в газах, самоподдерживающийся разряд с холодным катодом, испускающим электроны в результате вторичной эмиссии. Формируется, как правило, при низком давлении и малом токе.
В отличие от нестационарных (импульсных) электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.
Так применение тлеющего разряда при газофазном диффузионном насыщении, одном из методов упрочнения металлов, увеличения их жаростойкости, износостокости, коррозионной стойкости и твердости, позволяет во много раз увеличить скорость получения покрытия и снизить температуру его образования, так как основа материала при этом испытывает воздействие более низких температур и в течение более короткого времени, чем при обычной технологии газофазного насыщения. При диффузионном насыщении металлов в тлеющем разряде достигается довольно высокий коэффициент использования электрической энергии, которая почти полностью расходуется на ионизацию газовой среды и нагрев до нужной температуры обрабатываемой детали катода. Небольшая часть энергии тратится на конвекцию газовой среды и теплопередачу на стенки газовой камеры. Преимуществом технологии является и то, что обработка изделий происходит в чистой контролируемой среде, не требует использования высокотемпературных печей и жаростойких контейнеров[1].
3. Вычислительный эксперимент
Для исследования сложных физических объектов, явлений или процессов в настоящее время используется технология, основанная на построении и анализе с помощью ЭВМ математических моделей изучаемого объекта. Такой метод исследования называется вычислительным экспериментом [2]. Схема вычислительного эксперимента представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема вычислительного эксперимента
1. Формулирование основных законов, управляющих данным объектом исследования;
2. Построение соответствующей математической модели, представляющей обычно запись этих законов в форме системы уравнений (алгебраических, дифференциальных, интегральных и т.д.)
Таким образом, основой схемы вычислительного эксперимента становится триада: модель ! метод(алгоритм) ! программа. Именно этой цепочкой определялись этапы разработки решения для поставленной в дипломной работе задачи.
Купить