高周波プラズマ生成の高適応性超並列シミュレーション

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380210
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 福山 淳 京都大学, 工学研究科, 教授 (60116499)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 定義 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40249967)
• Keywords: プラズマ / 高周波生成 / シミュレーション / 有限要素法 / 並列処理

Research Abstract

1.これまでに開発した高周波プラズマ生成解析コードを再構成し,さまざまな物理モデルにもとづく解析をモジュールとする統合コードPAFを新たに開発した.PAFコードは,現在のところ,波動伝播解析モジュールPAF/WF,拡散型輸送解析モジュールPAF/TF,粒子シミュレーションモジュールPAF/PF,行列方程式解法モジュールPAF/MS,および共通ライブラリPAF/LIB等から構成される.
2.波動伝播解析モジュールPAF/WFを3次元配位に拡張するとともに,四面体要素の節点上の電磁界ポテンシャルではなく,辺上の電界を変数とする解析手法を導入し,低密度領域で観測されていた非物理的モードの励起を完全に抑制し,計算精度を大幅に改善した.さらに,導波管による励起について整備を行い,矩形,円形,同軸の各種導波管が利用可能となり,コードの適用範囲を拡大した.このコードを用いて,スロットアンテナによる励起,同軸アンテナによる表面波の励起等の解析を行い,従来の2次元解析との比較を行った.
3.2次元粒子シミュレーションモジュールPAF/PFを整備し,弾性衝突,電離,励起,荷電交換等の粒子間衝突の効果を取り入れて,高周波電界によるプラズマ生成の静電シミュレーションを行った.さらに,荷電粒子のサイクロトロン運動を平均することによって,計算時間ステップを長くすることができるジャイロ粒子モデルを用いた新しい粒子シミュレーションコードを開発した.
4.有限温度プラズマにおける電磁波とプラズマの相互作用を解析するため,積分方程式によるプラズマ応答の記述の定式化を行うとともに,予備的な計算を行った.