沿面介质阻挡放电装置结构优化及供电研究

发布时间：2017-08-05 19:15

  本文关键词：沿面介质阻挡放电装置结构优化及供电研究

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【摘要】：沿面介质阻挡放电能够在大气压下产生大面积、能量密度高的低温等离子体,在生物医学、材料表面改性、环境保护等领域得到了广泛的研究。沿面介质阻挡放电装置的结构和供电电源是影响等离子体温度、等离子体密度、电子能量分布及活性物质生成的主要因素,对沿面介质阻挡放电装置进行结构优化及供电研究对于提高其应用效能具有很大的指导作用。本文设计了一种沿面介质阻挡放电装置,其高压电极为紧贴于介质管内壁的弹簧状不锈钢丝,低压电极为包裹介质管外壁的铝箔。利用Ansoft Maxwell软件对沿面介质阻挡放电装置进行静电场的仿真,从理论上为放电装置结构优化设计提供指导；并实验研究了在高压电极长度一定时,电极结构配置、绝缘介质性质、供电电源对沿面介质阻挡放电装置放电特性及臭氧生成的影响。研究结果如下：(1)在气隙的同一位置,场强随电压的升高而线性增大、随介质厚度的增加而减小、随相对介电常数的增大而增大；选取电极线径较小、介质厚度薄、较大相对介电常数的介质,均可以降低放电起始电压。(2)高压电极长度一定时,螺距是影响放电特性及臭氧生成的主要因素,线径及管径对放电特性及臭氧生成的影响较小；在一定的电压下,存在一个优化螺距使放电功率达到最大,螺距大于优化螺距之后,放电功率几乎不变。在实验考察的范围内,同样电压下,介质厚度较大的装置,放电弱,放电功率小,臭氧生成量少,臭氧生成效率(单位能量生成臭氧量)低；介质的相对介电常数较大的装置,放电强,放电功率大,臭氧生成量多。(3)交流电源供电下,存在一个电压峰值,使得臭氧生成效率最大。对比不同电源频率实验效果发现,9.6kHz电源供电下,沿面介质阻挡放电装置可以在较低的电压下就可以获得较大的放电功率及臭氧生成量；而50Hz交流高压电源供电时装置的放电强度小,但等离子体层面积大。
【关键词】：沿面介质阻挡放电 结构优化 供电 放电特性 臭氧生成
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O461;TN86
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 介质阻挡放电10-20
• 1.2.1 介质阻挡放电的研究历史10-12
• 1.2.2 介质阻挡放电的物理机理及化学过程12-14
• 1.2.3 介质阻挡放电装置结构及电路模型14-18
• 1.2.4 介质阻挡放电的应用18-20
• 1.3 沿面介质阻挡放电的放电机理和供电电源20-21
• 1.4 本文的研究内容21-22
• 2 沿面介质阻挡放电装置的静电场仿真研究22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 静电场基本方程22-23
• 2.3 基于Ansoft Maxwell的装置静电场仿真研究23-33
• 2.3.1 仿真模型的建立23-25
• 2.3.2 仿真结果和讨论25-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 沿面介质阻挡放电装置结构优化的实验研究34-55
• 3.1 引言34
• 3.2 实验装置34-36
• 3.2.1 沿面介质阻挡放电装置34-35
• 3.2.2 电气测量系统35
• 3.2.3 臭氧测量系统35-36
• 3.3 外加电压对放电特性及臭氧生成的影响36-38
• 3.4 高压电极配置对放电特性及臭氧生成的影响38-47
• 3.4.1 线径的影响38-41
• 3.4.2 螺距的影响41-45
• 3.4.3 管径的影响45-47
• 3.5 介质对放电特性及臭氧生成的影响47-53
• 3.5.1 介质厚度的影响48-51
• 3.5.2 介质相对介电常数的影响51-53
• 3.6 本章小结53-55
• 4 沿面介质阻挡放电装置供电研究55-66
• 4.1 引言55
• 4.2 实验装置55
• 4.3 供电电源对放电特性及臭氧生成的影响55-59
• 4.4 供电电源对装置等效电路及参数的影响59-62
• 4.5 装置与电源的阻抗匹配62-64
• 4.6 本章小结64-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

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1 郝艳捧;关志成;王黎明;王新新;李成榕;;大气压下气隙均匀放电提高无纺布表面亲水性[J];高电压技术;2005年12期

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本文编号：626497