非局域平衡等离子体模型的建立和模型的实验应用的开题报告.docx

非局域平衡等离子体模型的建立和模型的实验应用的开题报告
非局域平衡等离子体模型建立和模型实验应用的开题报告
一、选题背景
等离子体是太阳和其他天体中恒星物质的主要形态，也是地球上的天空形态；等离子体具有很强的电磁性，因此可以成为繁荣的新能源领域，例如燃料电池或高能密度物理学系统的制备。然而，等离子体在复杂条件下，如由各种物质组成的低密度室内空间或高强度场下的高速运动引起的非局域行为时，往往难以理解和模拟。其它研究表明，非局域平衡等离子体（NEQ）是一种新型等离子体状态，并且是目前的热点研究领域。以这种等离子体作为研究对象，建立数学模型，探讨其特征和性质，将有助于更好地认识和控制NEQ等离子体，并开发相关的加工和应用技术。
二、研究意义
NEQ等离子体是由非平衡态自由电子和离子组成的一种相对于平衡态等离子体而言相对自由的状态。这种状态比一般等离子体有更高的能量密度，对光学和光谱的响应更敏感，同时还具有较强的非线性等特点。因此，NEQ等离子体在光电子学、数学物理学、光学和光谱学等许多领域都具有很大的研究价值和实用价值。
同时，NEQ等离子体的控制和利用也是一个极具挑战性的任务，需要利用数学模型来描述其运动和特征。目前，NEQ模型的难点在于它牵涉到的科学领域非常广泛，包括光电子学和数值分析学等多个学科，因此研究难度也很大。在这种情况下，本研究将面临建立NEQ模型和发现其特征及其控制的挑战。
在实际应用中，研究NEQ等离子体的建立与模拟不仅可以为光学与光谱学领域的研究提供理论支持，控制NEQ等离子体还可以为等离子通信、太空科学、高温中子束、激光化学等领域的继续发展提供更多的有力支撑。
三、研究目的
本研究旨在建立非局域平衡等离子体数学模型，研究其特点和性质，并进一步探讨其在实际应用中的运用。
主要研究目标如下：
1）建立NEQ等离子体模型，研究其基本性质和特征。
2）通过对NEQ等离子体模型的模拟，研究等离子体在不同条件下的行为，以进一步探究其机理。
3）利用所得结论，为等离子化学、高速流体力学、极化等领域的基本研究及技术应用提供理论支持和技术保障。
四、研究方法
本研究采用数值分析的方法，通过建立基于等离子体动力学的非局域平衡等离子体模型，研究等离子体的特性和运动规律。
具体研究方法如下：
1）建立NEQ等离子体动力学模型，包括辐射流动定律、能量输运方程及等离子体动量守恒方程。
2）搜集分析不同NEQ等离子体系统的实验数据，通过对NEQ等离子体实验数据与理论计算结果的比较，验证模型正确性。
3）通过数值模拟等离子体在不同条件下(不同气体、温度、密度、压强等)的行为，揭示等离子体性质及特征。
4）在模拟过程中，利用Matlab等软件工具和并行计算技术提高计算效率和求解精度。
五、预期成果
通过本研究，预期可以取得以下成果：
1）建立非局域平衡等离子体动力学模型，探究NEQ等离子体的基本特征和行为规律。
2）模拟NEQ等离子体在不同条件下的行为，分析其性质和特征，并与实验数据进行比对分析。
3）发现NEQ等离子体的控制方法，发掘高能密度等离子体的应用价值。
4）提出将NEQ等离子体技术应用于高能密度物理学、燃料电池等领域的方案。