محاسبه‌ی دما و چگالی پلاسمای تخلیه‌ی سد دی‌الکتریک با استفاده از کامسول

شبیه سازی یک بعدی پلاسمای تخلیه ی سد دی الکتریک صفحه ای با استفاده از نرم افزار کامسول انجام شد. تاثیر ضخامت و ضریب دی الکتریک، ولتاژ و بسامد اعمال شده به الکترودها بر تغییرات دما و چگالی الکترون مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده نشان داد که افزایش ولتاژ، بسامد، ضریب گسیل الکترون ثانویه ی الکترود و ضریب دی الکتریک باعث افزایش چگالی الکترون می شود درحالی که افزایش ضخامت دی الکتریک، چگالی الکترون را کاهش می دهد. افزایش ولتاژ از 5 تا kv 50، سبب افزایش چگالی الکترون از 10^17×4 به 3^m 10^18×3.2 شد، با افزایش بسامد از 20 تا khz 50، چگالی الکترون از حدود 10^17×1.96 تا حدود 3^m 10^17×3.5 افزایش یافت. در این شبیه سازی ها مشاهده شد که افزایش ولتاژ، بسامد و ضخامت دی الکتریک باعث افزایش دمای الکترون می شود درحالی که افزایش ضریب دی الکتریک و ضریب گسیل الکترون ثانویه ی الکترود، اثرهای متفاوتی دارند. از نتیجه های به دست آمده مشخص شد که بدون نیاز به اعمال ولتاژ و بسامد بالا؛ با تغییر جنس و ابعاد دی الکتریک و جنس الکترودها می توان چگالی الکترون را تا مرتبه ی 3^m 10^18 افزایش داد.

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

In this paper, a onedimensional 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 4×1017m3 to 3.2×1018m3. Based on this study, electron density could reach up to the orders of 1018m3 by optimizing material and dimensions of dielectric and electrodes without applying high voltage and frequency which results a significant lower production cost.