Математические методы исследования кинетики формирования кластеров углерода в плазме

Рассмотрены методы моделирования процессов движения и взаимодействия заряженных частиц в многокомпонентной плазме на основе системы уравнений Больцмана–Максвелла на примере электродугового синтеза углеродных наноструктур (УНС). Представлен вывод конечных уравнений для интегралов столкновений в предлагаемой модели. Предложен алгоритм и технология численного решения модели с применением технологий распараллеливания вычислений nVidia CUDA (Compute Unified Device Architecture). Выполнен сравнительный анализ, подтверждающий адекватность модели физическому процессу. Исследованы условия и области, удовлетворяющие пространственным и энергетическим условиям вероятностного формирования линейных кластерных групп C=C–C (C$_3$), составляющих основу УНС. Получены количественные характеристики парных столкновений ионов углерода в плазме с образованием кластеров C$_3$ для различных параметров синтеза. Исследовано влияние напряжения и плотности тока на число взаимодействий и образовавшихся при этом кластеров C$_3$ в плазме межэлектродного пространства.