论文部分内容阅读
光致漂移是指在缓冲气体条件下光的速度选择性激发导致的铿原子的宏观流动现象。光致漂移因可以用于同位素分离而得到越来越多的关注。在国内对光致漂移的研究大多局限在理论模拟阶段。 本文采用以八叉树立方体为基本单元，研究三维非结构网格DSMC算法的实现过程，并将之应用于铿原子光致漂移过程的动力学数值模拟研究。具体为：首先用矢量线段来描述计算域边界，通过对八叉树立方体的均等化分，将计算域边界用立方体近似替代。将立方体组合的网格与背景计算域模型进行比较，将位于计算域边界之外的立方体进行剔除，以获得更为精细的网格边界。然后应用DSMC算法，计算原子在速度不变的条件下以各自速度运动在△t时间内运动的距离，确定模拟原子新的坐标，对原子轨迹进行追踪。原子之间的碰撞采用硬球模型计算，原子在与背景气体碰撞的过程中会产生能级的改变。装置壁面由于具有吸附作用，当粒子与边界作用时被吸附或采用漫反射模型。原子运动的时间步长小于模拟原子移动一个网格长度所需要的时间，并进行运动和碰撞解祸。 本文应用上述算法研究了激光照射条件下背景气体为氟气的锉原子的光致漂移现象。计算域为长细比40的圆柱，并在圆柱中间放置锉原子放射源，锉原子的初始速度为Maxwell分布。经过八叉树程序模块进行处理后，得到装置的八叉树网格，图1展示的是装置网格XZ剖面图。通过对锉原子速度，以及位置坐标进行统计，发现铿原子较好的呈现出光致漂移这一现象，得到锉原子沿着装置Y方向上的数量比例分布如图2所示，以及得到锉原子激发状态改变情况。采用八又树的方法在几何局部特征的自适应和单元密度的可控制性等优点，使得对装置进行处理，能够较好的替代复杂外形的边界，提高了程序的适应性。说明了本文的三维 DSMC方法在光致漂移现象中的适用性，为后续相关的工作建立了较好的基础。