Guiding of positive streamers in nitrogen, argon and N$_{2}$-O$_{2}$ mixtures by very low $n_{e}$ laser-induced pre-ionization trails
在以前的工作中，我们已经表明，正流光在纯氮可以引导激光诱导的低电子密度的踪迹。在这里，我们展示了这些测量的更详细的结果。我们显示了这种激光引导对压力p的敏感性，并发现用于引导的激光脉冲和电压脉冲之间的最大延迟介于$1/p$和$1/p^{2}$之间。我们还表明，当我们使用一个较窄的激光束的激光引导发生频率较低，当我们移动的激光束远离对称轴，引导几乎没有观察到。最后，我们表明，激光制导也可以发生在纯氩。
2016-02-25 physics.plasm-ph
Simulation of positive streamers in CO$_2$ and in air: the role of photoionization or other electron sources
正流光放电已被广泛研究和模拟在空气中。在这里，我们研究积极的流光在CO $_2$与和没有氧混合物，他们是相关的电流高电压技术，以及在金星大气中的放电。我们讨论，没有有效的光电离机制是已知的气体与大CO $_2$分数，在相关的能量范围内的光子被迅速吸收。因此，正流光只能由于电离前沿前面的其他自由电子源而传播。因此，我们研究了正流光在CO $_2$与不同水平的背景电离提供这些自由电子的传播。用模拟方法研究了用背景电离代替光电离的效果。在标准温度和压力下，在6.4cm的间隙内，模拟了16 ~ 20 kV/cm的背景场中的流光，发现流光的传播对光电离或背景电离水平相当不敏感。我们还讨论了结果不仅依赖于击穿场和外加电场的大小，依赖于预电离或光电离，而且依赖于电子迁移率$μ(E)$和有效电离系数$α_{\rm eff}(E)$，它们是电子能量或电场的气体依赖函数.
2020-10-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Interaction of streamers in air and other oxygen-nitrogen mixtures
研究了氮氧混合气体（如空气）中流光的相互作用。首先，介绍了一种在多处理机上进行全三维拖缆模拟的有效方法。在它的帮助下，我们发现两个相邻的流光可以相互作用的两个竞争机制：通过静电排斥和通过吸引由于非局部光电离。压力和氮氧比的非直观的影响进行了讨论。由于光电离在实验上很难获得，我们最后建议通过流光相互作用间接测量它。
2008-05-13 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Deviations from the local field approximation in negative streamer heads
在局域场近似下，分别用粒子模型和流体模型研究了正常条件下氮气中的负流光电离锋。流体模型的参数函数来自粒子模型中的群实验。在一维环境中研究了内尺度上的前结构，允许合理的运行时间和内存消耗以及高数值精度，而不引入超粒子。当前沿的约化电场>= 50 kV/（cm bar）时，流体模型和粒子模型的解吻合得很好。当电场强度增加到200 kV/（cm bar）时，粒子模型和流体模型的解发生了偏离，特别是粒子模型的前沿后电离水平提高了60%，而速度对前沿的电离水平不敏感。粒子和流体模型偏离，因为高能量的电子还没有完全从前面跑走，而是在一定程度上领先。这导致粒子模型中前沿尖端的电离率增加。在同一电场中，前沿电子的能量过冲实际上与电子群或雪崩前沿的能量过冲在数量上一致。
2007-02-15 physics.plasm-ph
Spatial coupling of particle and fluid models for streamers: where nonlocality matters
流注电离锋的粒子模型包含正确的电子能量分布，逃逸效应和单电子统计。传统的流体模型在计算上对于大粒子数更有效，但在高场中产生太低的电离密度。为了结合它们各自的优势，我们在这里展示如何在空间中耦合这两种模型。我们确认，粒子和流体的前线之间的差异产生的前沿陡峭的电子密度梯度。我们找到了模型之间的接口的最佳位置，最大限度地减少了计算工作量，并再现了纯粒子模型的结果。
2007-12-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Power laws and self-similar behavior in negative ionization fronts
我们研究了弯曲几何中的阳极定向电离前沿。当磁效应可以忽略时，电屏蔽因子决定了电场和带电粒子密度的行为。从一个最小的流光模型，一个Burgers型方程，它支配的电屏蔽因子的动态。然后推导出一个拉格朗日公式来分析电离锋。利用屏蔽因子公式，数值模拟和解析计算了流注前沿的速度和振幅的幂律。对几何扩散现象进行了解释和澄清，并导出了一个普遍的自相似渐近行为。
2005-04-01 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Ionization fronts in negative corona discharges
本文用流体动力学最小流注模型研究负电晕放电。通过重新制定的模型中的一个量称为屏蔽因子，我们推导出法律的电离前沿的半径和强度的演变。我们还计算了前厚度的演变条件下，它扩散由于几何的问题，并显示其自相似字符。
2004-10-08 physics.plasm-ph
Branching of negative streamers in free flight
我们最近已经表明，一个负流光在一个足够高的均匀的字段可以分支自发由于拉普拉斯不稳定性，而不是接近一个固定的传播模式与固定的半径。在我们之前的模拟中，流光从阴极上的宽初始电离种子开始。在这里，我们证明了改进的模拟，流光出现在一个单一的电子分支以同样的方式。事实上，虽然演化的流光更窄，但它在更短的传播距离后分支。
2002-04-22 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.plasm-ph
Construction and test of a moving boundary model for negative streamer discharges
从负流光放电中电相互作用粒子密度的极小模型出发，导出了电离锋的移动边界近似。移动锋上的边界条件被认为是“动力过冷”型。边界近似，其第一个结果已发表在[Meulenbroek等人，PRL 95，195004（2005）]，然后针对密度模型的二维模拟进行测试。结果表明，我们的移动边界近似充分代表了负流光锋的基本动力学。
2007-07-10 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The onset of tree-like patterns in negative streamers
我们提出的第一个分析和数值研究的初始阶段的分支过程的基础上，在完全3-D的情况下，界面动力学流光模型。该模型遵循从基本考虑电荷生产的碰撞电离和平衡法，并导致电离和非电离区域之间的界面的演变方程。我们比较了一些实验模式与数值模拟的，并给出了一个明确的表达式谐波模式的增长率与扰动的对称扩展放电。通过全数值模拟，观察和描述了放电特征树状斑图的分裂和形成。
2012-03-30 math-ph math.MP physics.plasm-ph
An adaptive grid refinement strategy for the simulation of negative streamers
在非附着气体的电击穿过程中，负流光的演化可以用电子和正离子的双流体模型来描述。它包括带电粒子在局部电场中的漂移、扩散和反应的连续性方程，耦合到电势的泊松方程。该模型产生的场增强和陡峭的传播电离前端的尖端不断增长的电离丝。本文提出了一种自适应网格加密方法来模拟这类结构。它使用有限体积空间离散化和显式时间步进，这允许从泊松方程的连续性方程的网格解耦。标准的细化方法，其中的细化标准是基于本地错误监控失败，由于拖缆前端的拉字符传播到一个线性不稳定状态。我们提出了一个细化方法，处理所有这些功能。一维流光前以及三维流光圆柱对称（因此有效的2D数值目的）的测试成功地进行。在细网格上的结果表明，这种自适应网格方法是必要的，以捕捉流光的特性。这种细化策略使我们能够充分计算纯气体中的负流光的参数制度出现的物理不稳定性：分支流光。
2006-05-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Positive streamers in air and nitrogen of varying density: experiments on similarity laws
对压力为0.013 ~ 1bar的环境空气中的正流光进行了实验研究。施加到阳极针的电压范围为5至45 kV，放电间隙为1至16 cm。使用100至180 ns的“缓慢”电压上升时间，有意使拖缆保持薄。对于每个压力p，我们找到最小直径d_{min}。为了测试不同压力下的拖缆是否相似，将最小拖缆直径d_{min}乘以其压力p;我们发现，在室温下，在二十年的空气压力下，该乘积可以很好地近似为p* d_{min} =0.20 \pm 0.02 mm*bar。当外推到室温时，该值也适合80公里高空雷雨云上方的精灵放电直径（因为空气密度而不是压力决定了物理行为）。在我们的测量中，拖缆的最小速度约为0.1 mm/ns = 10^5 m/s。同样的最小速度也被报道用于精灵中的卷须。我们还调查的初始电离云的大小在电极尖端的流光出现，和分支事件之间的流光长度。在纯度约为99.9%的氮气中也测量到相同的量。我们表征了空气中流光的本质区别，并在我们的氮气中找到了p* d_{min} =0.12 \pm 0.02 mm*bar的最小直径。
2008-09-02 physics.geo-ph physics.plasm-ph
A spectral element method for modelling streamer discharges in low-temperature atmospheric-pressure plasmas
流光是发生在大气压和亚大气压下的气体中的电离前沿。流光的数值研究是重要的实际应用，但具有挑战性，由于这种放电类型的多尺度性质。本文介绍一种模拟流注放电的谱元方法。该方法是笛卡尔网格，但可以扩展到非结构网格上使用。流光模型是基于泊松方程的电势和电子连续性方程。泊松方程离散通过谱方法的基础上的积分表示的解决方案。分层Poincare-Steklov（HPS）计划被用来解决所产生的方程组。采用间断Galerkin谱元法（DGSEM）求解电子连续性方程。的DGSEM扩展的扩散通量的另一种定义。如果需要的话，使用子单元有限体积法来稳定DGSEM方案。整个模拟方案是通过解决一些测试问题和再现以前的研究结果进行验证。自适应网格细化用于减少未知数的数量。所提出的方法被发现是足够快的，用于在实际应用中。该方法的灵活性提供了一个有趣的机会，扩大范围的问题，可以解决在低温等离子体放电的数值研究。
2021-11-11 physics.comp-ph physics.plasm-ph
On the mechanism of branching in negative ionization fronts
我们解释了一个平面负前分支的机制。分支的发生是由于碰撞电离的不稳定效应和电离前沿上电子扩散的稳定效应之间的平衡。横向微扰的色散关系是通过解析得到的，其内容为：$s = |k|/[2 (1 + |k|)] - D |k|^2$，其中假定小的$D$是电子扩散系数与外部施加的电场强度之间的比率。我们估计了平面放电中流光间距$λ$，并推导出一个标度律$λ\sim D^{1/3}$。
2005-05-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Stability of negative ionization fronts: regularization by electric screening?
我们最近提出了一个简化的界面模型流注传播是能够解释自发分支。这些模型需要正则化。在本文中，我们研究如何横向傅立叶模式的平面电离前的电屏蔽长度正则化。对于波前前的电场的固定值，我们数值计算色散关系。这些结果指导了任意场的解析渐近线的推导：对于小的波矢k，增长率s（k）随k线性增长，对于大的k，增长率s（k）在某个正的平台值处饱和。我们给出了这些结果的物理解释。
2004-01-19 nlin.AO nlin.PS physics.plasm-ph
Spatially hybrid computations for streamer discharges with generic features of pulled fronts: I. Planar fronts
流光是火花和闪电的第一阶段;它们的生长是由于尖端强烈增强的电场;这个电场是由薄的弯曲空间电荷层产生的。当用密度来近似电子时，这些多尺度已经具有挑战性。然而，电子能量分布的前沿和非热拉伸尾部的电子密度波动（作为X射线发射的原因）需要一个粒子模型来跟踪电子运动。由于超粒子方法会产生错误的统计数据和数值伪影，因此对流光中的单个电子动力学进行建模仅限于总电子数仍然有限的早期阶段。所选择的方法是空间中的混合计算，其中在高电场和低密度的区域中跟随单个电子，而电子的体积由密度（或流体）近似。我们在这里开发的混合耦合平面前。首先，为了在混合计算中获得一致的粒子和流体模型之间的界面处的通量，广泛使用的经典流体模型被替换为扩展的流体模型。然后详细介绍了空间混合模型的耦合算法和数值实现，特别是模型界面的位置和缓冲区的构造。该方法具有拉锋的一般特征，可以应用于类似的问题，如人口前沿的大偏差等。
2009-04-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph
