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摘要
近年来,人类对火星的探索活动不断掀起新的热潮.研究表明,火星尘暴内的强电场可能引发CO2大气放电现象.对其中的放电机理进行分析不但有助于深化对火星地表演化的认识,也为基于放电等离子体技术实现火星原位制氧提供了可能.本文在深入分析火星CO2放电过程的基础上,基于图论与粒子依赖性分析的方法,结合整体模型,提出了一种定量确定火星大气条件下CO2放电简化集合的方法.首先从反应粒子构成的网络拓扑图及粒子间相互作用关系入手,筛除C2O,C2O2+,O4-等低活跃粒子,得到CO,CO2+,CO3-等主要粒子,实现对粒子种类的选取;随后基于反应速率分析,定量获得各反应对CO2放电过程的贡献比重,最终确定包含16种粒子、67种反应的基态CO2放电反应简化集合.数值模拟表明,使用简化集合与初始集合的计算结果一致,这也给出了火星大气条件下CO2放电的关键过程.从方法学上来讲,本文的研究为进一步实现复杂化学等离子体体系中,反应粒子与反应种类的自动化、精确化与智能化选择提供依据,同时本文提供的方法能够定量分析反应粒子之间的相互关系,从而为精确研究火星CO2放电中的各种产物,实现基于放电等离子体技术的火星原位制氧奠定理论基础.
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