非局域平衡等離子體模型的建立和模型的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的開(kāi)題報(bào)告

非局域平衡等離子體模型的建立和模型的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的開(kāi)題報(bào)告非局域平衡等離子體模型建立和模型實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景等離子體是太陽(yáng)和其他天體中恒星物質(zhì)的主要形態(tài)，也是地球上的天空形態(tài)；等離子體具有很強(qiáng)的電磁性，因此可以成為繁榮的新能源領(lǐng)域，例如燃料電池或高能密度物理學(xué)系統(tǒng)的制備。然而，等離子體在復(fù)雜條件下，如由各種物質(zhì)組成的低密度室內(nèi)空間或高強(qiáng)度場(chǎng)下的高速運(yùn)動(dòng)引起的非局域行為時(shí)，往往難以理解和模擬。其它研究表明，非局域平衡等離子體（NEQ）是一種新型等離子體狀態(tài)，并且是目前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。以這種等離子體作為研究對(duì)象，建立數(shù)學(xué)模型，探討其特征和性質(zhì)，將有助于更好地認(rèn)識(shí)和控制NEQ等離子體，并開(kāi)發(fā)相關(guān)的加工和應(yīng)用技術(shù)。二、研究意義NEQ等離子體是由非平衡態(tài)自由電子和離子組成的一種相對(duì)于平衡態(tài)等離子體而言相對(duì)自由的狀態(tài)。這種狀態(tài)比一般等離子體有更高的能量密度，對(duì)光學(xué)和光譜的響應(yīng)更敏感，同時(shí)還具有較強(qiáng)的非線性等特點(diǎn)。因此，NEQ等離子體在光電子學(xué)、數(shù)學(xué)物理學(xué)、光學(xué)和光譜學(xué)等許多領(lǐng)域都具有很大的研究?jī)r(jià)值和實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，NEQ等離子體的控制和利用也是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，需要利用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述其運(yùn)動(dòng)和特征。目前，NEQ模型的難點(diǎn)在于它牽涉到的科學(xué)領(lǐng)域非常廣泛，包括光電子學(xué)和數(shù)值分析學(xué)等多個(gè)學(xué)科，因此研究難度也很大。在這種情況下，本研究將面臨建立NEQ模型和發(fā)現(xiàn)其特征及其控制的挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，研究NEQ等離子體的建立與模擬不僅可以為光學(xué)與光譜學(xué)領(lǐng)域的研究提供理論支持，控制NEQ等離子體還可以為等離子通信、太空科學(xué)、高溫中子束、激光化學(xué)等領(lǐng)域的繼續(xù)發(fā)展提供更多的有力支撐。三、研究目的本研究旨在建立非局域平衡等離子體數(shù)學(xué)模型，研究其特點(diǎn)和性質(zhì)，并進(jìn)一步探討其在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)用。主要研究目標(biāo)如下：1）建立NEQ等離子體模型，研究其基本性質(zhì)和特征。2）通過(guò)對(duì)NEQ等離子體模型的模擬，研究等離子體在不同條件下的行為，以進(jìn)一步探究其機(jī)理。3）利用所得結(jié)論，為等離子化學(xué)、高速流體力學(xué)、極化等領(lǐng)域的基本研究及技術(shù)應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)保障。四、研究方法本研究采用數(shù)值分析的方法，通過(guò)建立基于等離子體動(dòng)力學(xué)的非局域平衡等離子體模型，研究等離子體的特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。具體研究方法如下：1）建立NEQ等離子體動(dòng)力學(xué)模型，包括輻射流動(dòng)定律、能量輸運(yùn)方程及等離子體動(dòng)量守恒方程。2）搜集分析不同NEQ等離子體系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)NEQ等離子體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果的比較，驗(yàn)證模型正確性。3）通過(guò)數(shù)值模擬等離子體在不同條件下(不同氣體、溫度、密度、壓強(qiáng)等)的行為，揭示等離子體性質(zhì)及特征。4）在模擬過(guò)程中，利用Matlab等軟件工具和并行計(jì)算技術(shù)提高計(jì)算效率和求解精度。五、預(yù)期成果通過(guò)本研究，預(yù)期可以取得以下成果：1）建立非局域平衡等離子體動(dòng)力學(xué)模型，探究NEQ等離子體的基本特征和行為規(guī)律。2）模擬NEQ等離子體在不同條件下的行為，分析其性質(zhì)和特征，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。3）發(fā)現(xiàn)