محاسبه ي دما و چگالي پلاسماي تخليه ي سد دي الكتريك با استفاده از كامسول

Calculation of temperature and density for dielectric- barrier discharge (DBD) plasma using COMSOL

شبيه سازي يك بعدي پلاسماي تخليه ي سد دي الكتريك صفحه اي با استفاده از نرم افزار كامسول انجام شد. تأثير ضخامت و ضريب دي-الكتريك، ولتاژ و بسامد اعمال شده به الكترودها بر تغييرات دما و چگالي الكترون مورد مطالعه قرار گرفت. نتيجه هاي به دست آمده نشان داد كه افزايش ولتاژ، بسامد، ضريب گسيل الكترون ثانويه ي الكترود و ضريب دي الكتريك باعث افزايش چگالي الكترون مي شود درحالي كه افزايش ضخامت دي الكتريك، چگالي الكترون را كاهش مي دهد. افزايش ولتاژ از 5 تا kV 50، سبب افزايش چگالي الكترون از 1017×4 به 3-m 1018×3/2 شد، با افزايش بسامد از 20 تا kHz 50، چگالي الكترون از حدود 1017×1/96تا حدود 3-m 1017×3/5 افزايش يافت. در اين شبيه سازي ها مشاهده شد كه افزايش ولتاژ، بسامد و ضخامت دي الكتريك باعث افزايش دماي الكترون مي شود درحالي كه افزايش ضريب دي الكتريك و ضريب گسيل الكترون ثانويه ي الكترود، اثرهاي متفاوتي دارند. از نتيجه هاي به دست آمده مشخص شد كه بدون نياز به اعمال ولتاژ و بسامد بالا؛ با تغيير جنس و ابعاد دي الكتريك و جنس الكترودها مي توان چگالي الكترون را تا مرتبه ي 3-m 1018 افزايش داد.

In this paper, a one-dimensional simulation for discus plate dielectric barrier discharge (DBD) is done by COMSOL Multiphysics software. The effects of different parameters such as voltage, frequency, dielectric thickness, dielectric constant and electrode’s material on the temperature and density of electrons are investigated, it is found that secondary electron emission coefficient of the electrode, dielectric constant and the thickness of dielectric have a direct impact on the density of electron. The voltage increment from 5 to 50 kV, causes electron density growing from 4×1017m-3 to 3.2×1018m-3. Based on this study, electron density could reach up to the orders of 1018m-3 by optimizing material and dimensions of dielectric and electrodes without applying high voltage and frequency which results a significant lower production cost.