Lādētu daļiņu kustības magnētiskā laukā 3D modelēšana OpenFOAM vidē

Abstract

Darbā tiek aplūkota aprēķinu programmas izveide un tās funkcionalitāte elektriskā un magnētiskā lauka modelēšanai trijās dimensijās, izmantojot magnētiskā vektorpotenciāla “A, V-A” formulējumu. Programma veidota uz atvērtā koda bibliotēkas OpenFOAM bāzes. Rezultāti salīdzināti ar programmas FEMM aksiāl-simetriskajiem aprēķiniem. Programma nodrošina multi-reģionu aprēķinus, iespēju vienlaicīgi modelēt dažādus procesus, uzdot fizikālu lielumu atkarību no citiem lielumiem. Programma modelē elektriski lādētu un neitrālu daļiņu 3D kustību elektriskajā un magnētiskajā laukā, izmantojot DSMC un PIC formulējumus. Daļiņu trajektorijas salīdzinātas ar citu formulējumu atrisinājumiem. Programma paredzēta plazmas modelēšanai magnetronu uzputināšanas procesā, dažādu magnetronu sistēmu izpētē un optimizēšanā.

Work deals with design and functionality of program for modelling electric and magnetic fields in 3D by using magnetic vector potential ”A, V-A” formulation. Program is built on open source library OpenFOAM. Results were compared with the results of program FEMM in the axial-symmetrical case. Program provides multi-region calculations to simulate various processes at the same time and considers dependence of physical properties on other variables. Program simulates 3D motion of electrically charged and neutral particles in electric and magnetic fields using the DSMC and PIC formulations. Particle trajectories are compared with solutions from other formulations. Program is designed to model plasma in magnetron sputtering process, explore and optimize different magnetron systems.