这篇文章提出了一种在多物理模块计算框架内实现的氮等离子体振动和电子（振动）态对态（StS）模型，用于研究电感耦合等离子体（ICP）放电中的非平衡效应。振动主方程以紧密耦合的方式求解，流动控制方程消除了在计算等离子体状态时调用任何简化假设的需要，从而实现了高保真的物理建模。通过最大熵粗粒化方法降低了模型的计算复杂度，并通过零维等容计算进行了验证。粗粒度StS模型用于研究比利时冯·卡门流体动力学研究所ICP设施中的等离子体放电。结果显示，StS预测与基于局部热力学平衡（LTE）模型获得的预测之间存在明显差异，LTE模型通常用于模拟此类设施。分析表明，原子和分子的内部态数量与玻尔兹曼分布存在实质性偏差。这对影响放电形态的能量耦合动力学具有重要意义。进一步的分析揭示了等离子体核心中的准稳态数量分布，从而可以构建一个高效且“自洽”的宏观双温（2T）公式。非LTE模拟表明，StS模型和常用的Park 2T模型之间存在显著差异，而新提出的2T模型与StS模拟非常吻合，捕捉到了非平衡等离子体形成的关键特征。特别是，目前的研究强调了振动平移能量转移项在塑造等离子体核心形态中的重要性，表明对重冲击振动激发和解离过程具有显著的敏感性。JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 2025年第58卷第2期 |
