本文關(guān)鍵詞：不同激勵(lì)下棒—環(huán)射流的放電特性研究

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【摘要】：大氣壓等離子體射流可以在開(kāi)放空間內(nèi)產(chǎn)生含有大量活性粒子的等離子體羽,從而待處理材料不受氣隙間距的限制。因此,在醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文首創(chuàng)了一種棒-環(huán)結(jié)構(gòu)的射流裝置,以氬氣作為工作氣體,研究了不同激勵(lì)電壓下等離子體羽的放電特性。首次發(fā)現(xiàn)了直流激勵(lì)下等離子體羽的單脈沖模式;對(duì)于交流激勵(lì)電壓,詳細(xì)研究了上游羽和下游羽的相互作用。利用殘余電荷影響的流光機(jī)制對(duì)其進(jìn)行了定性解釋;最后,還對(duì)比研究了正弦波、三角波和方波激勵(lì)下等離子體羽的放電特性。主要內(nèi)容如下:首創(chuàng)了棒-環(huán)等離子體射流(環(huán)直徑遠(yuǎn)大于導(dǎo)氣管直徑)。針對(duì)于棒電極放置于導(dǎo)氣管內(nèi)的情況,等離子體羽僅產(chǎn)生于氬氣的下游區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)改變直流電壓,等離子體羽可以運(yùn)行在單脈沖模式或連續(xù)模式。對(duì)于單脈沖模式,放電頻率隨著外加電壓或空氣含量的增加而增加,而隨著氬氣流量的增加保持不變。通過(guò)對(duì)等離子體羽進(jìn)行時(shí)空分辨測(cè)量,發(fā)現(xiàn)了脈沖放電包含擊穿階段和余輝階段,擊穿會(huì)沿著氣流方向傳播,而余輝階段存在著亮暗分層;對(duì)于連續(xù)模式,放電的發(fā)光強(qiáng)度沿著氣流方向逐漸減弱。通過(guò)研究陰極表面處電流密度及伏安特性曲線(xiàn),判斷該連續(xù)模式是湯生放電機(jī)制。此外,利用發(fā)射光譜研究了放電的電子激發(fā)溫度,發(fā)現(xiàn)隨外加電壓的增加,單脈沖模式的電子激發(fā)溫度逐漸降低,直到過(guò)渡到連續(xù)模式時(shí)它才幾乎保持不變。并且,單脈沖模式的氣體溫度也比連續(xù)模式的略高。對(duì)于棒電極放置于導(dǎo)氣管內(nèi)的情況,比較研究了正弦波、三角波和方波三種激勵(lì)下等離子體羽的放電特性。結(jié)果表明,三種波形激勵(lì)產(chǎn)生的放電脈沖均出現(xiàn)在電壓正半周期內(nèi),而負(fù)半周期內(nèi)沒(méi)有放電脈沖。并且放電脈沖個(gè)數(shù)均隨著電壓峰值的增加而增加。對(duì)于多脈沖放電,正弦波和三角波激勵(lì)的放電脈沖強(qiáng)度在電壓上升沿內(nèi)逐漸增加,而方波激勵(lì)的脈沖強(qiáng)度在電壓的正半周期內(nèi)保持不變。此外,方波激勵(lì)時(shí)相鄰放電脈沖的時(shí)間間隔要比正弦波和三角波的大。利用高速影像,發(fā)現(xiàn)正弦波和三角波激勵(lì)的等離子體羽均由擊穿階段和余輝階段組成。對(duì)于棒電極放置于導(dǎo)氣管外的情況,這種棒-環(huán)射流在交流激勵(lì)下,可以在氬氣的上游區(qū)域和下游區(qū)域產(chǎn)生等離子體羽。此射流與平行場(chǎng)射流和交叉場(chǎng)射流不同,它的電場(chǎng)與氣流方向的夾角可以在一定范圍內(nèi)改變。結(jié)果表明,隨著外加電壓或夾角的增加,上游羽的長(zhǎng)度增加而下游羽的長(zhǎng)度減小。并且隨著外加電壓的增加,每個(gè)電壓周期內(nèi)上游和下游的放電脈沖個(gè)數(shù)均增加,而放電的起始電壓隨之減小。利用高速影像,分別研究了上游羽和下游羽的放電動(dòng)力學(xué)行為。利用殘余電荷影響的流光機(jī)制對(duì)這種動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了定性解釋。此外,利用放電的發(fā)射光譜,通過(guò)譜線(xiàn)強(qiáng)度比研究了上游羽和下游羽的電子密度和電子激發(fā)溫度。由于上游羽的產(chǎn)生會(huì)對(duì)下游羽造成影響,通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件避免了上游羽的產(chǎn)生,從而單獨(dú)研究了夾角對(duì)下游羽放電特性的影響。研究發(fā)現(xiàn),下游羽長(zhǎng)度隨著夾角的增大而減小。對(duì)于不同的夾角,外加電壓的正、負(fù)半周期各對(duì)應(yīng)著一個(gè)放電脈沖,并且放電脈沖強(qiáng)度隨著夾角的增大而減小。利用高速影像,發(fā)現(xiàn)一個(gè)放電脈沖對(duì)應(yīng)著一個(gè)子彈的傳播過(guò)程,子彈的傳播速度先增大后減小,并且其最大傳播速度隨著夾角的增大而減小。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O53

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1 董麗芳;李樹(shù)鋒;劉富成;劉峰;劉書(shū)華;;介質(zhì)阻擋放電中氣流對(duì)放電特性的影響[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年S1期

2 李和平;陳國(guó)旭;王志斌;葛楠;包成玉;;采用多電極結(jié)構(gòu)的大面積表面介質(zhì)阻擋放電特性(英文)[J];高電壓技術(shù);2013年09期

3 張雛;林德江;沈洪斌;徐春梅;陳曉寒;;電容損耗對(duì)脈沖氙燈放電特性的影響[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年10期

4 姜慧;邵濤;于洋;章程;牛錚;嚴(yán)萍;;不同介質(zhì)下納秒脈沖介質(zhì)阻擋放電特性對(duì)比[J];高電壓技術(shù);2011年06期

5 董麗芳;楊玉杰;劉為遠(yuǎn);岳晗;王帥;劉忠偉;陳強(qiáng);;不同電介質(zhì)結(jié)構(gòu)下介質(zhì)阻擋放電特性研究[J];物理學(xué)報(bào);2011年02期

6 雷梟;方志;;μs振蕩脈沖電源激勵(lì)下同軸電極介質(zhì)阻擋放電特性[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年05期

7 萬(wàn)翔;楊林;陳磊;金大志;向偉;肖坤祥;;觸發(fā)型真空弧放電特性研究[J];真空;2014年02期

8 章程;邵濤;馬浩;許家雨;任成燕;嚴(yán)萍;;基于高能電子逃逸行為的納秒脈沖放電特性分析[J];高電壓技術(shù);2012年07期

9 孫權(quán);李應(yīng)紅;程邦勤;孔維嵩;李真;吳云;;高壓脈沖直流等離子體電源的研制及其放電特性[J];高電壓技術(shù);2012年07期

10 王守國(guó),謝紀(jì)康,鄔欽崇,于書(shū)永,施嘉標(biāo),沈克明;外磁場(chǎng)對(duì)直流等離子體炬放電特性的影響[J];核聚變與等離子體物理;1999年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙天亮;李小松;劉景林;劉金寶;朱愛(ài)民;;50赫茲渦流滑動(dòng)弧空氣放電特性研究[A];第十六屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國(guó)等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

2 董麗芳;李樹(shù)鋒;劉富成;劉峰;劉書(shū)華;;介質(zhì)阻擋放電中氣流對(duì)放電特性的影響[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

3 王建琪;何鋒;;含輔助電極的等離子體顯示板單元放電特性模擬[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

4 董麗芳;張彥召;趙增超;李雪辰;;氣體流量對(duì)同軸介質(zhì)阻擋放電特性的影響[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)第十五屆靜電學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

5 畢振華;戴忠玲;徐翔;李志成;王友年;;CF_4/Ar混合氣體放電特性的數(shù)值模擬[A];第十四屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第五屆中國(guó)電推進(jìn)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2009年

6 靳清;魯娜;李杰;吳彥;李鍛;;孔板低壓電極介質(zhì)阻擋放電特性研究[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)第十五屆靜電學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

7 王帥;;雙頻容性耦合等離子體源中化學(xué)活性氣體放電特性的研究[A];第十四屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第五屆中國(guó)電推進(jìn)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2009年

8 張?jiān)?尤飛;陳海翔;張林鶴;朱霽平;周建軍;;山火條件下高壓輸電線(xiàn)路放電特性的試驗(yàn)研究[A];廣東省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)2012年獲獎(jiǎng)優(yōu)秀科技論文集[C];2012年

9 宋慧敏;賈敏;吳云;李應(yīng)紅;梁華;;不同氣壓下納秒脈沖表面放電特性和等離子體特性的實(shí)驗(yàn)研究[A];第十五屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議會(huì)議摘要集[C];2011年

10 李杰;李喜;謝宇彤;王遠(yuǎn);江孝國(guó);龍繼東;章林文;;脈沖激勵(lì)多層介質(zhì)阻擋放電特性實(shí)驗(yàn)研究[A];第十六屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國(guó)等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 宋新新;大氣壓介質(zhì)阻擋放電特性的理論研究[D];山東大學(xué);2013年

2 陳波;大氣壓脈沖介質(zhì)阻擋放電特性及放電參數(shù)效應(yīng)研究[D];山東大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 魯旭;強(qiáng)電—熱耦合應(yīng)力下高頻變壓器絕緣局部放電特性與損傷機(jī)理研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

2 李霽媛;兩種激勵(lì)下的氬氣線(xiàn)性場(chǎng)等離子體刷的放電特性研究[D];河北大學(xué);2016年

3 丁寧;電極覆蓋SF_6短間隙放電特性研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

4 張盼盼;不同激勵(lì)下棒—環(huán)射流的放電特性研究[D];河北大學(xué);2017年

5 哈遠(yuǎn)欣;介質(zhì)阻擋放電電源和放電特性及其應(yīng)用的研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

6 王巖;感應(yīng)耦合等離子體放電特性三維模擬[D];大連理工大學(xué);2013年

7 李杰;重復(fù)頻率亞微秒脈沖功率源常壓空氣均勻放電特性研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2012年

8 趙智亮;海拔4000m以上短間隙和絕緣子串放電特性及電壓校正研究[D];重慶大學(xué);2003年

9 王勐;碘甲烷混合氣體DBD放電特性的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

10 賴(lài)饒昌;輝光等離子體的放電特性及其對(duì)滌氨綸織布的改性研究[D];廈門(mén)大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：1278331