一、研究内容:粒子模拟与蒙特卡罗模型相结合particle-in-cell with Monte Carlo collision(PIC/MCC)的方法是把PIC 方法和MCC 方法结合起来,其本身不但自洽,而且考虑了粒子间的碰撞,是迄今为止比较公认的一种粒子模拟方法。利用计算机模拟大量的带电粒子的微观运动,再对这些微观粒子进行统计平均得到宏观的特性和运动规律。不仅能节省高成本,还有助于很好地理解放电的机理。具体研究内容:(1)使用PIC/MCC 方法对He、Ar 介质阻挡放电的行为和性质进行研究,其中包括He、Ar 放电的基本特性、放电的形成原因、条件和性质及均匀大气压介质阻挡放电的工作模式;(2)针对不同的放电模式,研究微量杂质对 Ar 放电的电学性质及放电空间结构的影响;(3)研究N2 均匀大气压介质阻挡放电的特点、主要机制;(4)研究O2 均匀大气压介质阻挡放电的特点、主要机制。二、科学发现点:(1)对氦气、氩气中均匀大气压介质阻挡放电的PIC/MCC 模拟实验,研究He、Ar 均匀大气压介质阻挡放电特性及模式;研究大气压辉光放电中的放电电流、气体电压及介质层上电压随时间的演化情况;研究电子密度、离子密度和电场在放电空间的时空分布特性;分析讨论所加电压频率、幅值及介质板性质等对均匀大气压介质阻挡放电的影响;(2)通过对Ar—N2 混合气体的PIC/MCC 模拟,研究杂质氮在氩气均匀大气压介质阻挡放电中的作用。在不同放电模式下分析讨论掺杂量的高低对等离子体电压电流特性及放电空间结构的影响;(3)建立氮气中均匀大气压介质阻挡放电的PIC/MCC 模型,模拟研究氮气放电中电流、电压特性,分析讨论电子、离子在放电空间的时空演化情况以及在放电中的作用;(4)建立氧气中均匀大气压介质阻挡放电的PIC/MCC 模型,模拟研究氧气放电中电流、电压特性,分析讨论电子、离子在放电空间的时空演化情况以及在放电中的作用;(5)成功将在xoopic 改造重编译软件既放在Linux 系统运行正常,又放在oopic(Windows xp) 系统运行也正常,软件重编译的成功,已经申请混合气体模拟相关软件自主知识产权(软件著作权)。三、科学价值本项目的研究对等离子体介质阻挡放电的不同工作气体和不同介质条件的各种可能的PIC/MCC 模拟,更好的控制、监测、调节和优化放电过程,控制等离子体密度、电场、粒子能量、功率、以及振荡加热等物理参量,进而更好控制介质阻挡放电的关键参数,进一步理解引起介质阻挡放电的物理机制,提高模拟仿真实验研究,为介质阻挡放电在工农业应用提供理论和实践技术参考依据。这无疑对提高产品质量,增加产品产量、提高工作、生产效率等具有实际指导意义,以及对等离子体技术应用研究都具有现实意义和重要经济意义。四、同行引用及专家评价:该项目研究发表了一系列相关论文,发表SCI/EI 的国际学术期刊论文超过10 篇,多篇被引用(详见附件引用材料)。对该项研究积极肯定,专家一认为该研究在应用领域具有有效的新的物理理论和方法;专家二对该研究具有潜在的兴趣和价值;专家三认为该研究具有较好的技术含量。(详见附件专家评审意见)