профессор кафедры информационных технологий моделирования и управления
Professor Department of information technologies, modeling and control
аспирант кафедры информационных технологий моделирования и управления
graduate Department of information technologies, modeling and control
доцент кафедры информационных и управляющих систем.
associate Professor Department of information management systems
В статье рассматриваются вопросы моделирования движения заряженных частиц многокомпонентной плазмы в электродуговом разряде с учетом парных столкновений в процессе синтеза углеродных наноструктур (УНС). Одним из распространенных методов получения качественных фуллеренов и нанотрубок является электродуговой синтез в атмосфере инертного газа (гелия). Определение необходимых условий и механизма образования углеродных кластеров в плазме, формирующих заданные УНС, позволит более эффективно и рационально управлять этим процессом. Особенностью задачи является то, что в плазме электродугового разряда и на поверхности катода происходит большое количество взаимодействий частиц. Из-за высоких температур и большой концентрации энергии в плазме детальное экспериментальное исследование провести сложно. С целью избегания проведения трудных и дорогостоящих физических экспериментов разрабатываются численные методы анализа плазменных процессов. В данной статье для решения системы уравнений Больцмана-Максвелла за основу авторами был взят метод крупных частиц, который позволяет сократить объем вычислений и снизить требования к вычислительным ресурсам. Авторы приводят общую расчетную схему метода крупных частиц, а также алгоритм распределения частиц многокомпонентной плазмы на фазовой плоскости в начальный момент времени. В заключении авторы утверждают, что полученные результаты в дальнейшем позволят определять зоны, удовлетворяющие энергетическим условиям вероятного формирования в плазме кластерных групп углерода, участвующих в синтез УНС.
The article deals with the modeling of charged particles in a multicomponent plasma of electric arc discharge with binary collisions in the synthesis of carbon nanostructures (CNS). One of the common methods of obtaining the quality of fullerenes and nanotubes is arc synthesis under inert gas (helium). The determination of the necessary conditions and the mechanism of formation of carbon clusters in the plasma forming set CNS will more effectively and efficiently manage this process. Feature of the problem is that in a plasma arc discharge is a large number of particle interactions and on the cathode surface. Due to the high temperatures and high energy concentration in plasma detailed experimental investigation difficult to carry out. With the aim of avoiding difficult and costly physical experiments developed numerical methods for the analysis of plasma processes. In this article to solve a system of equations of Maxwell - Boltzmann basis for the authors had taken the method of large particles, which reduces the amount of computation and reduce the demands on computing resources. The authors cites the general design scheme of the large particles, and the algorithm of particle distribution of a multicomponent plasma in the phase plane at the initial time. In conclusion, the author argues that the results in the future will define the zone satisfies the energy conditions, the probability of formation of a plasma cluster groups of carbon involved in the synthesis of the CNS.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.