演讲人：白进纬 博士生

题  目：等离子体数值计算方法的研究及其在电推力器中的应用

时  间：2019年12月19日星期四 下午14:00

地  点：哈工大(深圳)A408

讲座简介 ：

等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。随着等离子体技术的发展，目前已广泛应用于诸多专业领域，包括在能源（核聚变，离子源）、材料（喷涂，刻蚀）、环境与宇宙（推进技术，废气处理）等领域。本研究主要应用方向是电推进技术领域，主要涉及到霍尔推力器与离子推力器等。

研究等离子体的方法主要由理论分析、实验观测和数值模拟这三大类组成，其中理论方程复杂多样，直接求解难度巨大；实验观测设备成本高，测量精度不高，且无法直接观测到等离子体的微观运动特性；数值模拟方法中研究等离子体最常用的是粒子方法，该方法伴随着计算机技术的兴起发展迅速，它可以得到等离子体的全部微观和宏观特性，对研究等离子体性质起到很大的推动作用。虽然粒子计算方法优点众多，但是它对计算机的性能要求极高，目前的计算机水平在面对大尺度、高密度等离子体问题时依然有些力不从心，因此研究合适的数值计算方法成为等离子体研究中的一项重要课题。

本研究主要从数值计算方法入手，对现有的等离子体计算算法做了一些深入的研究和调研，综合现有算法的优缺点，对粒子算法进行了一些改进和算法融合，从而发展出一套新的计算模型。该模型采用浸入式有限元（IFE）计算电场，并采用隐格式粒子模型（PIC）推动等离子体的运动，可以有效的提高等离子体的计算效率，同时又可以在笛卡尔坐标系下捕捉复杂界面，特别是针对目前无法直接仿真的大尺度、高等离子体密度问题效果显著。算法的目标是为了解决实际问题，因此本研究就计算难度较大的霍尔推力器进行了一系列的数值模拟，通过模拟结果试图分析其中的物理现象，进一步优化霍尔推力器。

个人简介：

  2014年9月就读于哈尔滨工业大学（深圳），加入机电学院曹勇老师的实验室，开始从事等离子体相关的研究工作，并于2016年7月取得机械工程硕士学位。2016年9月至今攻读哈尔滨工业大学（深圳）动力工程及工程热物理专业博士学位，期间主要学习了等离子体物理相关基础知识和数值计算方法，以及数值计算程序的编写和调试方法。主要研究内容包括：有限元数值计算方法、粒子模拟方法、等离子体物理和电推进技术。博士期间参加了中国电推进会议，提交会议论文2篇；2017年于美国科罗拉多州参加了第三届美国工业与应用数学协会（SIAM）中部会议。目前已经发表相关学术论文两篇（SCI一区一作），在投审稿SCI论文一篇。