文档介绍：博士学位论文均匀大气压介质阻挡放电特性及模式研究指导教师:作者姓名:学科、专业:学完成日期王趋龌笠离王住塑理号:王缝真熬攫—大连理工大学
摘要均匀大气压介质阻挡放电由于其显著的优点和巨大的工业应用前景,自年第一次被报道以来就一直倍受人们的关注。近年来对均匀大气压介质阻挡放电的实验和模拟研究已被广泛进行,人们对这种放电的性质也有了一定的了解和认识。但是在这样一个具有强烈非线性的空间扩展耗散型放电系统中,放电行为是非常复杂的,有许多方面仍然处于研究讨论之中。在本论文中,我们采用一维流体力学模型,分别对纯氦气、氦一氮混合气体及纯氮气中均匀大气压介质阻挡放电特性及放电模式进行了数值模拟研究,具体包括以下几个方面:源亢て芯却笃狗诺绲男形:托灾式辛搜芯浚因、条件和性质及均匀大气压介质阻挡放电的工作模式:攵圆煌姆诺缒J剑究了微量杂质对氦气放电的电学性质及放电空间结构的影响:芯苛说F冉橹阻挡大气压放电的特点、主要机制及多脉冲放电行为等;芯苛撕て冉橹首璧大气压放电中的复杂非线性动力学行为:倍周期分岔和混沌。为狭窄的单脉冲放电,放电的空间结构具有低气压辉光放电特点,即存在明显的阴极位降区、负辉区、法拉第暗区和等离子体正柱区。放电脉冲的幅度直接受外部参数的影响。氦亚稳态原子在放电中起重要作用。它们主要产生于放电阶段,且最大产生率出现在高着放电条件而改变。放电空间亚稳态密度的下降,将导致带电粒子密度的减小,从而可以引起放电模式的改变。在放电间隙较小的情况下,在外加的电压的每半个周期内可以出现多个电流脉冲。多脉冲放电形成的主要原因是由于介质表面积累电荷增加而导致的较高的电压幅度。其中小的放电间隙是形成多脉冲放电的必要条件。半个周期内放电脉中的均匀大气压介质阻挡放电,无论是单脉冲放电还是多脉冲放电,都可以存在两种放电模式,即汤森和辉光模式,甚至在多脉冲放电的同一击穿序列中两种放电模式也可以并存。两种放电模式具有完全不同的电学性质和放电结构,在合适的参数下两种模式可对氦一氮混合气体放电的研究发现,由于氮分子与氦亚稳态原子之间有效的潘宁电离过程,即使微量的氮杂质也可以对均匀大气压放电产生很大的影响。而且,在不同的其中包括氦气放电的基本特性、氦亚稳态在放电中的行为和作用、多脉冲放电的形成原模拟结果显示,对于纯氦气中的均匀大气压介质阻挡放电,在通常的条件下,表现场强的阴极区,并在整个放电空间内都保持相对高的密度。亚稳态之间的碰撞电离不仅为放电提供种子电子,而且也产生了高浓度的氦的分子离子。亚稳态的时空行为随空间电荷场的增强。多脉冲放电的发生通常需要较小的放电间隙,较低的驱动频率,或冲的数目和幅度取决于驱动电压的幅度和频率。我们发现,在一定的条件下,对于氦气以相互转换。大连理工大学博士学位论文
本文对氦气均匀大气压放电中复杂的非线性动力学行为进行了数值研究。我们发现电离使击穿电压降低,引起带电粒子密度的减少和放电电流幅度的降低;在汤森放电的情况下,因为空间电荷效应较弱,放电行为主要受外加电压的制约,杂质的存在导致电离率的增加,因而使带电粒子密度和放电电流密度升高,甚至引起放电模式的转换。但对击穿电压没什么影响。对氮气中均匀大气压放电的模拟结果显示,氮中的放电具有低气压下汤生放电的特性。放电电流具有较小的幅度,放电过程中气体电压变化较小。不存在中性等离子体区,电子不能在放电间隙中被捕获。亚稳态Ⅳ:疲和Ⅳ:疲在整个放电空间都具有非常高的密度,比电子密度高三个量级以上,它的分布决定了带电粒子在空间的分布。在两次放电之间,主要是亚稳态之间的潘宁电离为下一次放电提供必需的种子电子,这种机制使氮中的放电电离水平较低。合适地选择放电参数,多峰放电也可在氮气中获得。在一定的条件下,均匀大气压放电可以通过倍周期分岔进入到混沌状态。在混沌区域,几个周期性窗口以及周期翱诘拇渭斗植硐窒罂梢员还鄄臁7植砗蟮牡壤胱犹逍灾室发生了变化。无论是倍周期分岔还是混沌态,或者是在混沌区的周期窗口,一个大电流脉冲放电之后总是跟着一个弱电离的不成熟的辉光放电,其放电结构偏离正常大气压辉光放电,除此之外放电仍然具有辉光放电的特性。关键词:等离子体;均匀大气压放电;介质阻挡放电;数值模拟一放电模式下,杂质的影响也不相同。对于辉光放电,氮分子与氦亚稳态原子之间的潘宁均匀大气压介质阻挡放电特性及模式研究.●
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蔓椭寥掌冢褐￡:独创性说明作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地