Jena 2013 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 19: Poster: Theorie und Modellierung

P 19.1: Poster

Donnerstag, 28. Februar 2013, 14:00–16:00, Poster EG

Herleitung von Momentengleichungen für Elektronen in anisothermen Plasmen — •Markus M. Becker und Detlef Loffhagen — INP Greifswald e.V., Felix-Hausdorff-Str. 2, 17489 Greifswald

Aufgrund des großen Einflusses nichtlokaler elektronenkinetischer Effekte in anisothermen Entladungsplasmen ist die Entwicklung verbesserter Fluid-Modelle, die eine genauere Beschreibung der Elektronenkomponente ermöglichen, nach wie vor von großem Interesse. Ausgehend von der Boltzmann-Gleichung für die Elektronen wurde ein System von Momentengleichungen abgeleitet, welches zeitabhängige Bilanzgleichungen für die Teilchendichte, die Teilchenstromdichte, die Energiedichte sowie die Energiestromdichte der Elektronen umfasst. Unter der Voraussetzung, das die charakteristische Frequenz der Änderung des elektrischen Feldes klein gegenüber der Impulsdissipationsfrequenz der Elektronen ist, lässt sich das Vier-Momenten-Modell zu einem neuen Drift-Diffusionsmodell vereinfachen. Der Abschluss der Momentengleichungen erfolgt über die Einführung geeigneter Transportkoeffizienten, die als Funktion der mittleren Elektronenenergie bereitgestellt und verwendet werden. Am Beispiel eines Benchmark-Modells sowie einer anomalen Glimmentladung in Argon bei Niederdruck wird gezeigt, dass sowohl das Vier-Momenten-Modell als auch das Drift-Diffusionsmodell eine wesentlich genauere Fluid-Beschreibung der Elektronen ermöglicht als konventionelle Fluid-Modelle. Die Arbeit wird von der DFG im Rahmen des SFB-TRR 24 unterstützt.