Электромагнитная модель индуктивно связанной плазмы с расширенной областью расчёта

Предложена двумерная (2D) формулировка модели с расширенной областью расчёта электромагнитного поля (EF) для индуктивно связанной плазмы. За счёт расширения расчётной области электромагнитного (ЭМ) поля за пределы области плазменного разряда граничные условия для векторного потенциала, используемые в стандартной (ST) двумерной модели, заменяются более простыми условиями на удалённой границе. Расширенная модель сходится быстрее стандартной формулировки и обеспечивает согласованные решения во всей расчётной области. Уравнения для векторного потенциала решаются совместно с соответствующими уравнениями неразрывности, движения и переноса энергии с использованием коммерческого программного комплекса FLUENT. Расчётная область для уравнений векторного потенциала значительно выходит за пределы области индукционной катушки, тогда как для всех остальных уравнений расчёты ограничены областью разряда внутри плазмозажимной трубки. Результаты расчётов сопоставляются с результатами, полученными с использованием стандартной двумерной модели. Различия между результатами двух моделей наблюдаются главным образом во входных областях потока и вблизи индукционной катушки. Для валидации EF-модели в центральной части области катушки размещается нагрузка с постоянной электрической проводимостью, после чего рассчитанный радиальный профиль осевого магнитного поля сравнивается с известными аналитическими решениями. Получено хорошее согласие результатов при неопределённости в пределах 1%.