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负电晕余辉对后续流注起始过程影响的探究

背景电离对流注的起始、发展起着重要的作用，使用等离子体源主动改变背景电离进而解耦相关因素是探究背景电离作用的一种常见手段。其中负极性电晕放电作为一种等离子体源有着其独特的放电性质，目前相关研究开展较少。为了解释实验结果，本文仿真研究了80mbar空气中针-板电极下的负极性电晕对百ms之后正流注发展的影响。首先使用二维全耦合流体模型仿真了25μs的-6kV负电晕过程；之后将电压设置为0，仿真1μs电晕刚结束后的过渡过程；再使用双极性扩散模型预测长时间间隔之后粒子的空间分布；使用全局模型讨论长时间间隔之后的粒子数密度变化趋势，进而探讨剩余负离子对后续流注起始过程的影响。全耦合模型可以得到电子、正离子、负离子的时空分布，为后续模型提供初始值。通过双极性扩散模型发现，最终余辉离子体为均匀分布，可以排除空间不均匀性或者空间电荷对流注的影响；其次，剩余粒子数密度主要由复合反应控制，与初始值无关，该结果与实验结果矛盾，该矛盾可能是由模型中负离子种类过于简单造成。通过全局模型发现余辉中O₃、NO、NO₂、NO₃等中性粒子数密度对最终负离子的种类有很大影响，中性粒子数密度高，负离子会更多的转化为难以解吸附的NO₃^-，进而影响解吸附电子的产生率和后续流注的起始时延。