本文選題：微波放電 + 低溫等離子體��； 參考：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：與低壓微波等離子體相比,大氣壓微波等離子體有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):例如,密度大、活性高及生產(chǎn)裝置簡單等。因此,大氣壓微波等離子體在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和科學(xué)研究中獲得廣泛的關(guān)注。然而,在大氣壓條件下,流注放電為微波放電的常見表現(xiàn)形式,因此,在這樣的環(huán)境下為了獲得理想的微波放電需要提供很高的激發(fā)入射功率,基于此,大氣壓微波放電的實(shí)現(xiàn)代價較高,實(shí)際應(yīng)用較困難。針對大氣壓低功率微波放電難于實(shí)現(xiàn)的科學(xué)技術(shù)難題,以大氣壓低功率表面波等離子體(SWP)射流為研究對象,采用等離子體與微波相互作用的共振耦合放電方法,借助表面波等離激元(SPP)局部加強(qiáng)電場便于觸發(fā)氣體放電的優(yōu)越性,研究SPP激勵SWP射流放電機(jī)制。通過構(gòu)建放電實(shí)驗(yàn),診斷放電過程,輔以數(shù)值模擬,分析得出SPP激勵SWP射流的放電機(jī)理。本文將揭示大氣壓低功率微波SWP射流的電離發(fā)展過程,解釋大氣壓微波流注氣體放電的時空物理參量演變機(jī)制。本文的主要研究內(nèi)容總結(jié)如下:1.首先,微波放電是一種相對較新的技術(shù),它需要科研工作者具備一些微波工程和等離子體工程的相關(guān)知識。所以先介紹微波放電理論中的一些基本概念,然后研究探討現(xiàn)有的各種類型的等離子體發(fā)生裝置。因?yàn)榱私膺@些現(xiàn)有等離子體源的優(yōu)點(diǎn)和問題,有助于新型等離子體源的開發(fā)和設(shè)計(jì)。2.其次,由于微波放電的不穩(wěn)定性,以及微波放電的影響因素至今還未研究透徹,對于如何在大氣壓條件下開發(fā)大規(guī)模、高效節(jié)能、均勻的微波等離子體仍有待研究。因此,本文設(shè)計(jì)了三種類型的同軸諧振器,并獲得了 2.45GHz共振頻率的微波。然后向諧振器通以流動的氬氣,在只有5W的微波驅(qū)動功率下分別在周圍空氣中產(chǎn)生不同形貌的等離子體射流。3.最后,由于與直流放電和射頻放電不同,微波放電的電壓、電流不能直接測量。通常,需要使用復(fù)雜的系統(tǒng)對微波放電的正向和反射功率進(jìn)行測量。因此這對于微波放電的診斷和分析是一個巨大的障礙。而本文繞開這一障礙,基于傳輸線理論模型,探討了同軸諧振器的工作機(jī)制;并利用HFSS和COMSOL仿真軟件建立電磁模型和流體模型,進(jìn)一步探討了同軸諧振器的放電機(jī)理。
[Abstract]:Compared with low-pressure microwave plasma, atmospheric microwave plasma has many unique advantages, such as high density, high activity and simple production device. Therefore, atmospheric pressure microwave plasma has received wide attention in practical application and scientific research. However, at atmospheric pressure, streamer discharge is a common form of microwave discharge. Therefore, in order to obtain the ideal microwave discharge, it is necessary to provide a high excitation incident power. The realization cost of atmospheric microwave discharge is high, and the practical application is difficult. Aiming at the difficult scientific and technological problems of low-power microwave discharge at atmospheric pressure, the resonant coupled discharge method of plasma-microwave interaction is adopted to study the low-power surface wave plasma (SWP) jet at atmospheric pressure. The mechanism of SPP stimulated SWP jet discharge is studied by virtue of the advantage of local enhancement of electric field to trigger gas discharge. The discharge mechanism of SPP excited SWP jet was analyzed by constructing discharge experiment, diagnosing discharge process and numerical simulation. In this paper, the ionization development of low-power microwave SWP jet at atmospheric pressure is revealed, and the evolution mechanism of space-time physical parameters of atmospheric microwave streamer gas discharge is explained. The main contents of this paper are summarized as follows: 1. First of all, microwave discharge is a relatively new technology, which requires some knowledge of microwave engineering and plasma engineering. Therefore, some basic concepts of microwave discharge theory are introduced, and then various kinds of existing plasma generation devices are studied. Understanding the advantages and problems of these existing plasma sources is helpful to the development and design of new plasma sources. Secondly, because of the instability of microwave discharge and the influence factors of microwave discharge, how to develop large scale, high efficiency, energy saving and uniform microwave plasma at atmospheric pressure is still to be studied. Therefore, three types of coaxial resonators have been designed, and 2.45GHz microwave resonance frequency has been obtained. Then the flow argon gas is connected to the resonator, and the plasma jet with different morphology is produced in the ambient air under the microwave driving power of only 5 W. Finally, the voltage and current of microwave discharge can not be measured directly because it is different from DC discharge and RF discharge. In general, complex systems are used to measure the forward and reflected power of microwave discharge. Therefore, this is a huge obstacle to the diagnosis and analysis of microwave discharge. In this paper, the working mechanism of coaxial resonator is discussed based on the transmission line theory model, and the discharge mechanism of coaxial resonator is further discussed by using HFSS and COMSOL simulation software to establish electromagnetic model and fluid model.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O53;O461

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本文編號：2083024