Development and benchmark of an electrostatic PIC/MCC numerical code for simulation of gas discharge plasmas
Gaz deşarj plazmaları benzetimi için elektrostatik bir PIC/MCC sayısal kodunun geliştirilmesi ve kıyaslanması
- Tez No: 777883
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL RAFATOV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Düşük sıcaklık, Elektrostatik, Gaz depolama, PIC, Low temprature, Electrostatic, Gas storage, PIC
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma gaz deşarj plazmalarının benzetimleri için Hücrede Parçacık/Monte Carlo Çarpışma (PIC/MCC) sayısal kodunun geliştirilmesini ele almaktadır. Bu deşarjların çalışılması, yüzey modifikasyonu, dağlama, lazerler, uzay aracı iticileri, plazma ekranları ve biyotıp gibi çeşitli bilimsel ve teknolojik uygulamalarla teşvik edilmektedir. Bu uygulamalar için plazma kaynakları olarak bu deşarjların verimli bir şekilde uyarlanması, ilgili sistemlerde plazma özelliklerini kontrol etme yeteneğine bağlıdır. Bu, plazma özelliklerinin bu sistemlerdeki dış etkenlere (uygulanan gerilimin genliği ve frekansı, gazın türü, basıncı ve akış hızı, deşarj düzeneğinin geometrisi vb.) bağlılığın bilinmesi anlamına gelir. Bu bilgi ise gaz deşarj plazmalarında meydana gelen süreçlerin sayısal modellemesinden elde edilebilir. Mevcut çalışma, sayısal kodun Hücrede Parçacık (PIC) modülünün geliştirilmesini ve bu modülün zıt yönlerde hareket eden iki soğuk elektron demeti sisteminde ortaya çıkan iki akım kararsızlığının benzetimine uygulanmasını içermektedir. Ardından, Monte Carlo Çarpışma (MCC) modülü geliştirilmiştir ve kararlı durumdaki Townsend deşarjında elektron sürüsü benzetimine uygulanarak doğrulanmıştır. Daha sonra, PIC ve MCC modülleri, ilk olarak radyofrekans kapasitif bağlaşımlı argon plazma (RF CCP) benzetimi ile doğrulanan öz uyumlu PIC/MCC sayısal kodunda birleştirilmiştir. Son olarak, bu kod düşük basınçlı helyum RF CCP benzetimleri ile kıyaslanmıştır.
Özet (Çeviri)
This work deals with the development of the Particle-in-Cell/Monte Carlo Collision (PIC/MCC) numerical code for simulations of gas discharge plasmas. The study of these discharges is stimulated by various scientific and technological applications, which include surface modification, etching, lasers, spacecraft thrusters, plasma displays, and biomedicine. The efficient adoption of these discharges as sources of plasma for these applications depends on the ability to control plasma properties in the relevant systems. This implies a knowledge of the dependence of plasma properties in these systems on external factors (such as the amplitude and frequency of the applied voltage, nature, pressure and flow rate of the gas, geometry of the discharge setup, etc.). Such knowledge can be gained from the numerical modelling of the processes occurring in the gas discharge plasmas. The present work includes development of the Particle-in-Cell (PIC) module of the numerical code and its application to the simulation of two-stream instability arising in the system of two cold electron beams travelling in opposite directions. Next, the Monte-Carlo Collision (MCC) module is developed and verified by its application to the simulation of an electron swarm in a steady-state Townsend discharge. Then, PIC and MCC modules are combined into a self-consistent PIC/MCC numerical code, which is first verified with the simulation of a radiofrequency capacitively coupled plasma (RF CCP) in argon. Finally, this code is benchmarked with simulations of a low-pressure RF CCP in helium.
Benzer Tezler
- One dimensional case studies with picfoam solver
Picfoam çözücüsü ile tek boyutta incelenen çalışmalar
FATMA TUGÇE YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FIRAT OĞUZ EDİS
- Hydrate risk screening with CPA-based thermodynamics and surrogate models
CPA tabanlı termodinamik ve vekil modeller ile hidrat risk taraması
DEVRİM BAŞAR HAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT ÇINAR
- Development and validation of an integrated thermomechanical process simulation framework for laser beam powder bed fusion additive manufacturing
Lazer ışınlı toz yataklı füzyon eklemeli imalatı için entegre bir termo-mekanik proses sımülasyon süreçlerinin geliştirilmesi ve doğrulanması
SINA KHALILVANDI BEHROUZYAR
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KOÇ
- Development and validation of a versatile and innovative tool to assess and benchmark sustainability performance of organizations and supply chains
İşletmelerin ve tedarik zincirlerinin sürdürülebilirlik performansını değerlendirmek ve karşılaştırmak için esnek ve yenilikçi bir araç geliştirilmesi ve doğrulanması
ÇAĞATAY TAŞDEMİR
Doktora
İngilizce
2019
İşletmePurdue UnıversıtyOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RADO GAZO
- Development of an agile story point estimation model for scrum: A fusion of natural language processing and machine learning techniques
Scrum için çevik bir hikaye puanı tahmin modelinin geliştirilmesi: Doğal dil işleme ve makine öğrenmesi tekniklerinin birleşimi
BURCU YALÇINER
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖNDER EFE