等离子体数值模拟经典三问

只懂实验操作，是民工；

只懂数值模拟，是码农；

懂理论+实验/数值，是科学家；

懂理论+实验+数值，是……神。

第一问：研究等离子体需要数值模拟么？

请见下图。

直接列重点：

1、无论是等离子体实验还是模拟，都建立在扎实的基础理论、实验理论和模拟理论上，脱离了理论基础，实验和模拟的结果常常漏洞百出，没有任何意义：

2、实验获得物理结果，实验结果机理分析往往依赖于数值模拟，脱离数值模拟的实验，很难摸清事物的本质；

3、模拟解释实验现象并加以推广，模拟结果依赖于实验验证，脱离理论和实验的数值模拟，没有意义。

简而言之，缺少模拟，实验研究窥斑见豹；脱离实验，数值模拟天马行空。

——当然，在那个物理学大厦拔地而起的年代，单纯的实验研究存在：爱迪生发明灯泡用穷举法寻找到最佳的灯丝材料；单纯的数值研究也存在：著名的泊松亮斑，也完全是在现成理论的基础上计算预测出来的——天才的世界，我们不懂。

第二问：数值模拟具体研究什么？

• 使用常微分方程组（整体模型）方法研究等离子体化学反应；

• 使用粒子方法研究等离子体微观粒子的时空动力学过程，常用在材料处理、刻蚀、半导体制造、空间推进等低气压放电领域；

• 使用流体方法研究等离子体放电宏观特性和化学过程，常用在污染处理、等离子体生物医学、点火助燃和流动控制等高气压放电领域；
  

• 使用粒子/流体混合方法解决一些特殊问题

第三问：数值模拟的正确打开方式？

无论是粒子模拟还是流体模拟，都应遵循数值模拟工作的一般流程：

1. 明确物理过程和研究对象；

2. 选定数学方程和数值解法；

3. 复现基准算例；

4. 结合实验调整算例，计算；

5. 后处理，理论分析；

6. 实事求是。