摘要：利用流体模型模拟和发射光谱实验诊断相结合的方法,研究了中等气压、中等功率下射频容性耦合等离子体的放电特性。理论上,采用基于流体模型的comsol软件仿真,建立一维等离子体放电模型,以Ar气为工作气体,研究了不同气压以及不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。实验上,依据仿真模型设计制作了相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极,采用13.56 MHz射频放电技术电离腔体内的工作气体Ar气,测量了不同气压、不同射频输入功率时放电等离子体的发射光谱。通过分析和选择适当的ArⅠ和ArⅡ的特征谱线,分别利用玻尔兹曼斜率法以及沙哈-玻尔兹曼方程计算了等离子体的电子温度与电子密度,并结合模拟仿真结果对光谱诊断结果进行了修正。结果表明:当气体压强为300~400Pa、输入功率为600~800 W时,等离子体近似服从玻尔兹曼分布,此时利用光谱法得到的等离子体参数与仿真结果相符合。仿真模拟与光谱实验诊断相结合的方法可初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数,增加了玻尔兹曼斜率法和沙哈-玻尔兹曼方程在等离子体放电中的使用范围,扩大了光谱法在低电子密度容性耦合等离子体参数诊断的应用场合,为中等气压容性耦合等离子体在工业与军事上的应用研究提供了重要物理状态的分析手段。

摘要：针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性,采用基于流体模型的comsol软件仿真,建立一维等离子体放电模型,以Ar为工作气体,研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极,实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱,进而计算等离子体的电子温度及电子密度;利用玻耳兹曼双线测温法,得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明:当气体压强为250Pa、输入功率为100～450W时,等离子体电压电流呈线性关系,电子密度随功率的增大而增大,而电子温度并未随功率的变化而有明显变化,其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性,通过比较,三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数,提出了结合三种方法作为实验研究的方法,使实验结果更具说服力,证明其方法的可靠性,也为进一步的等离子体特性研究提供依据。

摘要：本文对初中演示实验之一"漏斗与球"进行了深度研究和分析.借助comsol仿真模拟,实现小球在漏斗中悬浮过程的流场分布可视化,找到主要变量,简化模型,为学生利用伯努利原理量化"乒乓球被拾起"的实验现象提供可能.通过无粘性流体的模型,详细分析了乒乓球不同位置处风速与受力的关系;并巧妙设计实验,利用电子天平,实现了气流对乒乓球托力的完整测量,获得了理论与实验的一致性分析.

摘要：特斯拉阀是几何形状固定的被动式单向阀,近年来在微流体领域获得了广泛的关注及应用.本文介绍了特斯拉阀的工作原理及基本构型,分析了影响特斯拉阀工作性能的关键参数,并以分流角作为主要研究对象展开讨论.采用comsol多物理场仿真软件模拟特斯拉阀内部流体的运动,利用3D打印技术制作特斯拉阀,设计实验验证了模拟结果的正确性,详细分析了液体流量、分流角与压降比之间的关系,并得到在分流角为10 o时,特斯拉阀性能最佳的结论.