ВВЕДЕНИЕ 3
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 6
2. ОПИСАНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ 10
2.1. Время свободного пробега 14
2.2. Изменение системы координат 17
2.3. Расчет скорости электрона после столкновения 22
3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34
ПРИЛОЖЕНИЕ
Купить

Для создания микро- и наноструктур, а также модификации поверхностей (например, для обработки материалов с целью повышения срока службы и надежности изделий машиностроения, создания легких и прочных полимерных композиционных материалов, полиэтиленпластиков, получения нанодисперсионных порошков металлов и соединений и т.д.) используют дуговой, тлеющий, ВЧ-разряд и многие другие.
Низкотемпературная неравновесная плазма также применяется в нефтехимической и химической промышленности при переработке нефтесодержащих отходов. Плазмохимические способы обеспечивают более высокую степень и глубину переработки нефтяных отходов в непредельные углеводороды, позволяют использовать в качестве сырья тяжелые нефтяные фракции (керосиновую и дизельную), а также сокращают количество стадий и уменьшают разветвленность химических процессов. Плазменным пиролизом под воздействием водородной плазмы получают ацетиленсодержащий пирогаз, из которого далее выделяют этилен. С помощью плазменных технологий возможно увеличение степени использования сырья при получении серы и водорода из водородсодержащего газа получаемого при пиролизе нефтяных остатков(см. [7]).
При плазменной обработке донных отложений в присутствии водорода, предварительно нагретого до температуры 3000-4000°C, получают непредельные углеводороды С2-С4. Этот способ является экологически чистым и безынерционным(см. [7]).
Освоение нефтегазовых ресурсов приводят ко многим экологическим проблемам, в том числе и загрязнению вод посредством попадания продуктов нефти в окружающую среду. Для устранения этой проблемы был разработан метод очистки воды, при котором под воздействием плазмы образуются заряженные частицы, элементы в возбужденном состоянии ударные волны, ультразвуковые колебания, радикалы, пероксиды, ультрафиолетовое излучение и вода в суперкритическом состоянии (вследствие локального нагрева жидкости). Благодаря воздействию этих факторов плазма весьма эффективно устраняет загрязняющие вещества. Этот метод также обеспечивает очистку сточных вод и доочистку питьевой воды, так как приводит к очищению от органических веществ различного происхождения (биологических, нефтехимических продуктов, хлорорганических, поверхностно-активных и др.) и неорганических загрязнителей (цианиды, фториды и др.). Но технология плазменной очистки воды еще не вышла за лабораторные масштабы, хотя и была показана ее конкурентоспособность(см. [4]).
В настоящее время разработаны теоретические основы различных плазмохимических процессов, но все-таки в каждом случае требуется провести специальные исследования для подбора параметров плазменных установок. С помощью натурных экспериментов нельзя получить информацию о внутренних параметрах плазмы. Поэтому для оптимизации режимов работы установок создаются и численно реализуются различные модели, которые позволяют рассчитывать основные параметры разрядов, которые вместе с натурными экспериментами позволяют решить многие задачи физики и химии низкотемпературной плазмы(см. [3], с. 4).
Существует несколько подходов математического моделирования различных протекающих в плазме процессов и при взаимодействии плазмы с материалами: гидродинамическое приближение (модель сплошной среды), кинетическая модель и гибридные модели. Используя численное моделирование газоразрядной плазмы в гидродинамическом приближении, можно получить достаточно полные данные о пространственной структуре заряда. При этом математические модели в приближение сплошной среды включают в себя краевые, начально краевые задачи, задачи Коши для описания внутренних процессов в плазме. Поиск необходимых для численного моделирования параметров, таких как коэффициенты переноса и скорости плазмохимических процессов является отдельной задачей при моделировании в гидродинамическом приближении. Использование уравнений Больцмана в двухчленном приближении разложения функции распределения электронов по сферическим гармоникам не учитывающем дрейф заряженных частиц под действием поля при определении параметров электронного газа (средние энергии электронов, коэффициенты переноса и скоростей процессов при электронном ударе) вызывает существенные погрешности в случае сильных полей. Для определения коэффициентов в случае ионного газа, как правило, применяется максвелловская функция распределения или интерполяции (экстраполяции) экспериментальных данных. При использовании этих способов может возникнуть существенная погрешность, если значение электрического поля в ВЧЕ-разрядов было большим, а также в приэлектродных слоях тлеющего разряда. Однако формы горения ВЧЕ-разряда в частности различаются именно процессами, протекающими в приэлектродных слоях, поэтому необходимо учитывать приэлектродные слои при моделировании этих разрядов.
В данной работе предполагается воспроизвести моделирование динамики электронов в молекулярных газах, которое впоследствии можно будет использовать для нахождения функции распределения, коэффициентов переноса и дрейфа, а также констант плазмохимических реакций.
Купить