将麦克斯韦方程组和简化等离子体方程耦合求解,对介质表面附近大气击穿形成等离子体的过程进行了理论研究。分别使用一维、二维模型对等离子体的形成过程及等离子体对电磁波的反射、吸收过程进行了模拟研究。一维计算结果发现在ne =0, j =0两种边界条件下,虽然形成的等离子体密度分布相差较大,但二者得到的微波反射、吸收、透射波形彼此相差不大。初始电子数密度厚度为20 mm的条件下,得到界面附近的等离子体密度大于5 mm厚度的情况。二维计算结果发现,由于TE10模在波导中心位置处的微波电场最强,电子碰撞电离首先在中心位置处形成等离子体,当等离子体密度达到一定值(临界密度附近)时,波导中心介质表面处微波场强减小,等离子体区域沿着介质表面向两侧移动。 TE10模在波导边缘处微波电场强度小于击穿阈值,因此等离子体区域不可能移动到波导边缘附近。
介质表面 微波大气击穿 数值模拟