热科学和能源工程系应用等离子体实验室博士研究生张晓宁（导师夏维东教授）与澳大利亚CSIRO材料科学中心Murphy博士合作，成功将平衡态双气体混合等离子体的组合扩散理论推广到三气体混合等离子体，并在在低温等离子体专业领域权威期刊《Plasma Sources Science and Technology》上发表了题为“Combined diffusion coefficients for a mixture of three ionized gases”的文章。近日，该文章被期刊编委选为“Highlights of 2014”，编委指出：“Highlights are selected based on outstanding research and impact on the low-temperature plasmas community, for which your article is highly regarded.”
在低温等离子体实际工业应用中通常会涉及到不止一种气体，例如在等离子体冶金、矿物处理、垃圾处理过程中通常会存在多气体混合的现象，准确处理不同气体间的扩散过程对于数值模拟十分重要。然而在混合气体等离子体体系中，十几种甚至几十种粒子（包括电子、离子以及中性粒子）共存是十分普遍的现象，分别计算每种粒子的扩散方程非常困难。例如一个包含r种粒子的等离子体体系，模拟其扩散过程需要求解(r-1)个粒子守恒方程，同时在等离子体中的每一点需要同时计算r(r-1)/2个寻常扩散系数以及(r-1)个热扩散系数。组合扩散理论则通过组合每个粒子到与其相应的母气体中，进而处理气体间的扩散而非粒子间的扩散，这样对三气体混合体系，只需求解两个气体扩散方程，就可在保证准确性的前提下大大简化对等离子体扩散过程的处理。
本项目由国家自然科学基金（NSFC11035005, 50876101）支持。
论文链接：http://iopscience.iop.org/0963-0252/23/6/065044
Highlights：http://iopscience.iop.org/0963-0252/page/Highlights-of-2014