Disciplina Curricular
Complementos de Descargas em Gases CDG
Diploma de Estudos Avançados em Engenharia Física Tecnológica - DEAEFT2006
Peso
7.5 (para cálculo da média)
Objectivos
Compreensão dos processos de transporte das partículas electricamente carregadas e dos neutros num plasma, factor de importância fundamental para melhor controle e optimização dos reactores a plasma industriais. Descrição da física e tecnologia de descargas eléctricas DC e RF usadas em muitas aplicações industriais dos plasmas. Aplicação do método Monte Carlo na determinação da distribuição de eventos de excitação/ionização/attachment por impacto electrónico para uma dada configuração do campo eléctrico e/ou magnético. Análise do fenómeno do aprisionamento dos electrões e inversão do campo eléctrico na descarga luminescente. Estudo do dispositivo OAUGDP (One Atmosphere Uniform Gas Discharge Plasma) como propulsor a plasma e seu desempenho como actuador a plasma. Estudo descritivo de outros modos de propulsão electromagnética.
Programa
Elementos de mecânica dos fluidos: aplicação aos plasmas. Coeficientes de transporte. Noção de equilíbrio local. Aproximação deriva-difusão. Descrição do tipo fluido da formação de bainhas de plasma, difusão ambipolar e formação do campo de carga de espaço. Modelo simplificado de uma descarga RF. Resolução numérica de equações às derivadas parciais: método de Patankar. A equação cinética de Boltzmann (ECB) para os electrões na aproximação hidrodinâmica. Termos de colisão. Resolução numérica da ECB usando um método de diferenças finitas. Procedimento iterativo para a obtenção de um conjunto consistente de secções eficazes electrónicas. Descrição dos componentes principais do algoritmo Monte Carlo. Método para a determinação de: funções de distribuição em regime estacionário; coeficientes de transporte macroscópicos; localização da ocorrência de uma colisão e natureza do processo de colisão; desvio angular e energia após colisão. Tratamento das colisões não-ionizantes. Desvio angular na difusão anisotrópica. Descrição de alguns modelos híbridos do tipo fluido-Monte Carlo. Descrição fenomenológica da estrutura de uma descarga luminescente. Observação experimental do aprisionamento dos electrões. Mecanismo físico do aprisionamento dos electrões e inversão do campo eléctrico. Estudo de alguns modelos teóricos: i) modelo cinético não-local de Tsendin e Kolobov; ii) modelo tipo fluido de Boeuf e Pitchford; iii) teoria do tipo dieléctrico da inversão do campo eléctrico. Determinação analítica da localização da inversão do campo, densidade electrónica e iónica nesse ponto, largura do poço de potencial, tempo de vida médio dos electrões aprisionados. Aplicação das descargas com barreira dieléctrica como propulsor electromagnético e o seu papel como ?actuador a plasma?.
Metodologia de avaliação
Trabalho a realizar ao longo do semestre, entre os quais referimos: 1) Baseado no método das diferenças finitas, obter soluções da ECB para misturas de O2-vapor de água para uso possível em modelo de arco eléctrico destinado a despoluição atmosférica; 2) Escrever um programa de simulação da cinética dos electrões no Ar em geometria plana com dois eléctrodos paralelos sujeitos a um campo eléctrico; 3) Configurações optimizadas eléctrodo-dieléctrico do dispositivo OAUGDP para propulsão EM.