(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211156968.4 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 李京泽　张钰如　高飞　王友年　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 万慧华 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种等离子体源的模拟方法、 系统、 电子设 备及存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种等离子体源的模拟方法、 系统、 电子设备及存储介质， 涉及容性耦合等离 子体源模拟技术领域， 所述方法包括： 将目标区 域划分为多个彼此相接的正交网格； 确定待模拟 容性耦合等离子体源的当前时刻 的电子的流动 状态参数和重粒子的流动状态参数并确定当前 时刻的电子流体方程组、 重粒子流体方程组和当 前时刻的离散形式静电场方程； 从而确定当前时 刻的电势和电场强度以及下一时刻 的电子的流 动状态参数和重粒子的流动状态 参数， 满足预设 终止条件时， 将第二设定时间段内的流动状态参 数、 电势和电场强度确定为待模拟容性耦合等离 子体源的模拟结果。 本发明提高了容性耦合等离 子体源的模拟效率。 权利要求书3页 说明书15页 附图2页 CN 115510728 A 2022.12.23 CN 115510728 A 1.一种等离 子体源的模拟方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 将目标区域划分为多个彼此相接的正交网格； 所述目标区域包括待模拟容性耦合等离 子体源的放电腔室和电介质区域； 确定所述待模拟容性耦合等离子体源在当前时刻的电子的流动状态参数和重粒子的 流动状态参数； 所述电子的流动状态参数包括密度和温度， 所述重粒子的流动状态参数包 括密度、 流速和温度； 所述重粒子包括： 离 子和中性粒子； 根据当前时刻的电子的流动状态参数确定当前时刻的电子流体方程组； 所述电子流体 方程组包括： 电子连续 性方程和电子能量方程； 根据当前时刻的重粒子的流动状态参数确定当前时刻的重粒子流体方程组； 所述重粒 子流体方程组包括： 重粒子连续 性方程、 重粒子动量方程和重粒子能量方程； 根据当前时刻的电子的流动状态参数和当前时刻的离子的流动状态参数确定当前时 刻的静电场方程； 根据当前时刻的 电子的流动状态参数、 第一设定时间段的 电子的流动状态参数、 当前 时刻的重粒子的流动状态参数和 第一设定时间段的重粒子的流动状态参数， 得到当前时刻 的超松弛加速参数； 所述第一设定时间段为开始 时间为第一时刻， 所述第一设定时间段 的 截止时间为第二时刻， 所述第一时刻为步骤 “将目标区域划分为多个彼此相接的正交网格 ” 开始的时刻， 所述第二时刻为上一时刻； 结合超松弛加速方法， 根据当前时刻的 电子的流动状态参数、 当前时刻的重粒子的流 动状态参数和当前时刻的超松弛加速参数， 得到当前时刻的电子的源项、 当前时刻的重粒 子的源项、 当前时刻的电子的输运系数和当前时刻的重粒子的输运系数； 利用有限体积法和半隐式格式， 将当前时刻的静电场方程进行离散， 得到所述正交网 格上的当前时刻的离散形式静电场方程； 所述半隐式格式为对电子迁移扩散进行修正的半 隐式格式； 将当前时刻的电子的流动状态参数、 当前时刻的离子的流动状态参数和当前时刻的电 子的输运系数代入当前时刻的离散形式静电场方程中并求解， 得到 当前时刻在所述正交网 格上的电势； 根据当前时刻 在所述正交网格上的电势计算当前时刻 在所述正交网格上的电场强度； 利用有限体积法、 迎风格 式和多步长显 式欧拉法， 将当前时刻的电子流体方程组离散， 得到在所述 正交网格上的当前时刻的离 散形式电子流体方程组； 将当前时刻的 电子的流动状态参数、 当前时刻的 电子的源项、 当前时刻的 电子的输运 系数、 当前时刻的电势和当前时刻的电场强度代入所述当前时刻的离散形式电子流体方程 组中， 得到下一时刻的电子的流动状态参数； 利用有限体积法和单步长显式欧拉法， 将当前时刻的重粒子流体方程组离散， 得到在 所述正交网格上的当前时刻的离 散形式重粒子流体方程组； 将当前时刻的重粒子的流动状态参数、 当前时刻的重粒子的源项、 当前时刻的重粒子 的输运系数以及当前时刻的电势和当前时刻的电场 强度代入所述当前时刻的离散形式重 粒子流体方程组中， 得到下一时刻的重粒子的流动状态参数； 判断当前时刻是否满足预设终止条件； 若满足， 则将第二设定时间段内的所述电子的流动状态参数、 所述重粒子的流动状态权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510728 A 2参数、 所述电势和所述电场 强度确定为所述待模拟容性耦合等离子体源的模拟结果； 所述 第二设定时间段的开始时间为所述第一时刻， 所述第二设定时间段的截止时间为第三时 刻， 所述第三时刻为满足所述预设终止条件的时刻； 若不满足， 则将当前时刻的电子的流动状态参数替换为下一 时刻的电子的流动状态参 数， 将当前时刻的重粒子的流动状态参数替换为下一时刻的重粒子的流动状态参数， 返回 步骤“根据当前时刻的电子的流动状态参数确定当前时刻的电子流体方程组 ”。 2.一种等离 子体源的模拟系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 网格划分模块， 用于将目标区域划分为多个彼此相接的正交网格； 所述目标区域包括 待模拟容 性耦合等离子体源的放电腔室和电介质区域； 当前时刻流动状态参数确定模块， 用于确定所述待模拟容性耦合等离子体源在 当前时 刻的电子的流动状态参数和重粒子的流动状态参数； 所述电子的流动状态参数包括密度和 温度， 所述重粒子的流动状态参数包括密度、 流速和温度； 所述重粒子包括： 离子和中性粒 子； 电子流体方程组确定模块， 用于根据当前时刻的电子的流动状态参数确定当前时刻的 电子流体方程组； 所述电子流体方程组包括： 电子连续 性方程和电子能量方程； 重粒子流体方程组确定模块， 用于根据当前时刻的重粒子的流动状态参数确定当前时 刻的重粒子流体方程组； 所述重粒子流体方程组包括： 重粒子连续性方程、 重粒子动量方程 和重粒子能量方程； 静电场方程确定模块， 用于根据当前时刻的电子的流动状态参数和当前时刻的离子的 流动状态参数确定当前时刻的静电场方程； 超松弛加速参数确定模块， 用于根据当前时刻的 电子的流动状态参数、 第一设定时间 段的电子的流动状态参数、 当前时刻的重粒子的流动状态参数和 第一设定时间段的重粒子 的流动状态参数， 得到当前时刻的超松弛加速参数； 所述第一设定时间段为开始 时间为第 一时刻， 所述第一设定时间段的截止时间为第二时刻， 所述第一时刻为步骤 “将目标区域划 分为多个彼此相接的正交网格 ”开始的时刻， 所述第二时刻为上一时刻； 源项和输运系数确定模块， 用于结合超松弛加速方法， 根据当前时刻的 电子的流动状 态参数、 当前时刻的重粒子的流动状态参数和当前时刻的超松弛加速参数， 得到当前时刻 的电子的源项、 当前时刻的重粒子的源项、 当前时刻的电子的输运系 数和当前时刻的重粒 子的输运系数； 第一离散模块， 用于利用有限体积法和半隐式格式， 将当前时刻的静电场方程进行离 散， 得到所述正交网格上 的当前时刻的离散形式静电场方程； 所述半隐式格式为对电子迁 移扩散进行修 正的半隐式格式； 电势计算模块， 用于将当前时刻的 电子的流动状态参数、 当前时刻的离子的流动状态 参数和当前时刻的电子的输运系数代入当前时刻的离散形式静电场方程中并求解， 得到当 前时刻在所述正交网格上的电势； 电场强度计算模块， 用于根据当前时刻在所述正交网格上的电势计算当前时刻在所述 正交网格上的电场强度； 第二离散模块， 用于利用有限体积法、 迎风格 式和多步长显 式欧拉法， 将当前时刻的电 子流体方程组离 散， 得到在所述 正交网格上的当前时刻的离 散形式电子流体方程组；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510728 A 3