非平衡态等离子体的仿真研究现状与新进展

非热力学平衡态等离子体技术既是现代工业的关键技术之一,也是未来高科技的重要发展方向。通过仿真研究深入揭示此类等离子体的微观机理,阐明等离子体的宏观特性变化规律,对于提高科学认知水平并促进产业发展具有重要意义。传统的仿真研究主要集中于低气压条件下的非热力学平衡态等离子体,在大气压及更高气压条件下开展较少。本文主要针对高气压非热力学平衡态等离子体,对国内外仿真模型进行了综述。非热力学平衡态等离子体一般包括局部化学平衡和非化学平衡两种状态,前者中的粒子组分可由宏观的热力学统计原理计算得到,后者必需考察微观的物理和化学过程。针对局部化学平衡态等离子体,介绍了双温度条件下微观粒子组分和宏观物理特性分布规律的计算模型,重点讨论了基于质量作用定律、吉布斯自由焓最小化原理与化学动力学方法的粒子组分计算方法;针对非化学平衡态等离子体,介绍了基于漂移-扩散原理的流体模型和化学动力学模型,提出了全局模型与流体模型的联合仿真新方法。