COMSOL流注放电中电子离子密度、电场强度及温度的研究

comsol流注放电电子离子密度，电场强度，温度。 (温度也有哦)

流注放电这玩意儿看着像闪电亲戚，搞过等离子体仿真的肯定都挠过头。今天咱们拿COMSOL扒一扒它的三个关键指标：电子密度像坐过山车，电场强度玩大变活人，温度场居然也在悄悄搞事情。

先看电子密度分布。用等离子体接口时记得勾上电子传输方程，这段代码里藏着玄机：

model.physics('ec').feature('eln1').set('E_custom', 'ec.Ex*i + ec.Ey*j'); model.physics('ec').feature('rec1').set('R', 'alpha*ng*abs(ec.ue)*ec.ne');

这里的alpha是汤生电离系数，ng是背景气体密度。重点看电场方向对电子迁移的影响，我试过把E_custom改成极坐标形式，结果电子雪崩方向直接反转，像被磁铁吸走似的。

电场强度千万别直接看默认输出。得打开泊松方程设置手动添加空间电荷项：

model.physics('es').feature('feq1').set('f', '-e*(ec.ne - ec.np)/epsilon0');

有次忘了加这项，电场在流注头部居然比实际值低了30%。空间电荷这货就像自带放大器，把初始场强硬生生拔高一个量级。

温度场最容易被坑。需要同时打开焦耳热和碰撞能量损失：

model.physics('ec').feature('eene').set('Q', 'ec.Jx*ec.Ex + ec.Jy*ec.Ey'); model.physics('ht').feature('hs1').set('Q_ext', 'ec.Loss_energy');

实测发现当电子温度超过2eV时，迁移率参数得改用分段函数。有次用恒定值算出来温度场像被熨斗烫平了，改成温度依赖后立刻出现明显热层结构。

流注传播速度对网格敏感得离谱。分享个暴力调试法：先在0.1ns用极细网格抓头部形态，1ns后切回粗网格。记得用下面这个过渡设置：

model.mesh('mesh1').feature('size').set('customize', 'on'); model.mesh('mesh1').feature('size').set('hgrad', 1.5);

试过hgrad=1.3时计算直接崩了，1.7又丢失细节，1.5刚好在精度和效率间走钢丝。有回偷懒用自动网格，结果流注分叉出了个Y字形，活生生把单流注算成了双胞胎。

温度对二次电子发射的影响更邪门。在阴极边界加上这个：

model.physics('ec').feature('cathode').set('gamma_se', '0.1*exp(-(T-300)/50)');

当局部温度升到400K时，发射系数直接腰斩。这解释了个诡异现象：某些工况下流注反而跑得更慢，原来是高温把自己后路给断了。

最后来个冷知识：流注头部的电子密度尖峰其实是个视觉陷阱。用对数坐标画图才会露出马脚，线性坐标下前1%区域的细节全被压缩成一根细线。下次出图记得加这句：

mphplot(model, 'pg1', 'data', 'log10(ec.ne)');

保准让你看到电子密度在山巅跳踢踏舞的细节。仿真这玩意儿就跟流注本身似的，你以为抓住了规律，下一秒它就给你整出个新花样。