21 / 2021-05-24 15:00:22

通过关键节点识别的方法进行等离子体化学体系简化

大气压冷等离子体由于可以产生多种活性粒子而具有巨大的应用潜力，因此了解其反应机理，提高关键活性粒子的产生效率是非常重要的。然而，等离子体化学通常包含一个复杂的化学反应网络体系，这大大阻碍了关键活性粒子及反应的识别。之前的许多研究都通过人为经验的方法来识别等离子体中的关键反应，但由于等离子体参数敏感的特性，不同种类的等离子体有很大差别，依赖人为经验的方法很难广泛应用。在本文中，提出了使用基于图论的人工智能关键节点识别方法，来以两种方式简化等离子体体系：1）针对所有的关键粒子总体识别体系中的关键反应2）针对某一个最重要的关键粒子识别它的关键反应化学体系。在本文中，将这种方法应用于一种在之前的文章中报道过典型的复杂等离子体体系He+air大气压冷等离子体[1]，这一化学体系包含59种粒子和866个化学反应，以全局模型仿真建立。应用这种方法提取出了体系中的关键粒子和关键反应来建立简化的全局模型，最后将简化模型的结果与包含所有粒子和反应的全模型结果进行了对比。结果表明，简化后的反应数量减少了8-20倍，并且关键粒子的密度与原模型的误差在2倍以内。这一发现表明，关键节点识别方法可以从复杂的等离子体化学体系中捕捉到关键的化学反应，同时大大减小了模拟仿真的计算负担。