發(fā)布時間：2021-06-14 01:27

　　大氣壓放電產(chǎn)生及維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,在工業(yè)及軍事領域均具有廣泛的應用前景。然而大氣壓放電本身的放電特性容易受到外環(huán)境的影響,不同場效應作用下的大氣壓放電機理及放電特性研究一直是大氣壓放電研究中的關鍵問題。本文以面向航空應用的大氣壓等離子體放電為研究對象,對典型高速流場及強磁場環(huán)境下的放電開展了相關研究。研究內(nèi)容包含了單一場效應及耦合場效應下的放電機理及放電特性。論文中以航空應用中百米/秒量級的氣體流動定義為高速流動,氣流處于大氣壓環(huán)境,強磁場指磁場強度處于特斯拉量級范圍內(nèi)的磁場環(huán)境。本文首先從認識單一場效應與放電的耦合途徑出發(fā),探究了流動及強磁場對放電特性的影響,揭示了流動（流態(tài)及流速）輸運作用下的等離子體非線性變化特性以及強磁場作用下的放電空間偏轉(zhuǎn)特性;利用時空尺度分析方法對強磁場/流場與等離子體之間的作用關系進行了解耦,研究結(jié)果表明流動影響放電空間中大質(zhì)量粒子的運動過程,而強磁場顯著影響電子及離子的空間運動形式。采用實驗手段進一步探索了單一強磁場作用下的大氣壓放電機理及規(guī)律,揭示了強磁場作用下的放電模式轉(zhuǎn)換特性,探討了磁場效應對宏觀離子風特性的影響。計算并分析了磁場強度對放電電離、吸... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

幾種典型的大氣壓氣體放電等離子體源參數(shù)圖譜[1]

第1章緒論-3-能源與環(huán)境的應用中，如等離子體輔助燃燒、等離子體靜電除塵等場合，存在著燃料、物質(zhì)氣流與等離子體的相互作用；在軍事科學與空間科學領域，如等離子體隱身、等離子體黑障相關研究中，存在著等離子體與流動及磁場的相互作用；在生物醫(yī)學領域也離不開相應的氣流環(huán)境及電磁場與等離子體的相互作用，典型的應用示意如圖1-2所示。圖1-2大氣壓放電等離子體基本特征及典型應用示意圖[1]Fig.1-2Characteristicsofatmosphericdischargeplasmaandtheirtypicalapplications[1]綜上所述，大氣壓放電等離子體裝置結(jié)構(gòu)簡單、設備方便，具有廣泛的應用前景；然而其與外界環(huán)境之間的相互作用更為密切，增加了對等離子體的調(diào)控難度。在本文具體的研究工作中，大氣壓放電等離子體面向航空應用的典型環(huán)境，擬定開展高速流動及強磁場環(huán)境下的大氣壓放電研究，其中高速流動參考了文獻[29,30,43]，指大氣壓環(huán)境下航空應用中百米/秒（亞音速量級）的氣體流動；強磁場參考了文獻[57,58]，指磁場強度處于特斯拉量級范圍內(nèi)。1.2流場環(huán)境下氣體放電研究現(xiàn)狀流動環(huán)境下的放電廣泛存在于多種放電應用中，如靜電除塵、材料處理、流動控制、等離子體點火及輔助燃燒等，流動條件對放電機理及放電特性的影響受到了各國研究者的廣泛關注。從場耦合效應看，放電空間中的等離子體不僅會受到自身碰撞特性的影響，流動的傳熱傳質(zhì)效應同樣會反作用于等離子體放電，研究者們對不同的放電形式開展了流動環(huán)境下的放電研究。1.2.1流場環(huán)境下電暈放電研究現(xiàn)狀對于電暈放電來說，研究者們分別采用模擬及實驗的手段對流動環(huán)境下的電暈放電過程開展了大量的研究工作。

電幅值降低，重復頻率有所提升；當氣流方向與負離子運動方向相反時，負離子運動至板電極的時間有所增加，放電幅值提升，重復頻率有所減弱。Deng等人采用模擬的手段研究了氣流對電暈放電的影響，比較了氣流對不同極性下放電特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，氣流使得放電空間中的離子分布狀態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶電粒子空間分布從對稱的圓形分布轉(zhuǎn)換為偏橢圓形分布；針對不同極性的放電研究表明，氣流對負電暈放電作用效果更明顯[32]。a)氣流速度140km/ha)Airflowvelocity140km/hb)氣流速度210km/hb)Airflowvelocity210km/h圖1-3流動環(huán)境下電暈放電仿真[31]Fig.1-3Simulationofcoronadischargeunderairflow[31]Ren等人采用實驗的手段研究了氣流作用下的電暈放電特性。實驗結(jié)果表明當在放電空間中施加氣流作用時，放電模式從電暈放電模式逐步轉(zhuǎn)為輝光放電模式，放電穩(wěn)定性也有所提升。研究者認為流動不僅通過輸運作用改變了正離子的屏蔽效果，而且利用傳熱作用提升了放電的穩(wěn)定性[33]。Ichikawa等人研究了氣流作用下的Trichel放電脈沖頻率特性，實驗結(jié)果表明氣流的引入使得Trichel脈沖在100MHz及250MHz下的小波系數(shù)有所提升[34]。Shemshadi等人利用COMSOL仿真軟件對氣流作用下的電暈放電進行了仿真分析[35]。仿真

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3228767