介质阻挡放电中两种带有沿面放电的斑图及一种蜂窝斑图的研究
发布时间：2021-08-09 18:02
本文通过使用不同放电边界在介质阻挡放电中得到了三种新颖的等离子体放电斑图。利用圆形放电边界得到了点线白眼超点阵六边形斑图;使用特制的三层条状玻璃框架观察并研究了三维双亮暗点斑图;采用正方形玻璃框架获得了带晕蜂窝六边形斑图。利用高速照相机,光电倍增管,高速录像机和光谱仪等设备对以上三种等离子体放电斑图进行研究。结果显示,在点线白眼超点阵六边形斑图和三维双亮暗点斑图中体放电（VDs）的壁电荷会诱导产生沿面放电（SDs）,并且VDs和SDs之间的复杂相互作用以壁电荷传输为中介对斑图的形成起到不可或缺的影响。带晕蜂窝六边形斑图中,在电压上升沿先放电的晕的壁电荷主导了中心点的下降沿放电。在电压上升沿后放电的蜂窝框架的壁电荷电场不足以导致下降沿放电。主要工作如下:第一,首次在介质阻挡放电中获得点线白眼超点阵六边形斑图。研究发现,小点和线在电压上升沿的第一电流脉冲放电;晕在电压上升沿的第二个脉冲放电;中心点在电压的下降沿放电。小点是放电时间不完全同步VDs,线是由小点的壁电荷电场诱导产生的方向选择性SDs。通过对点线白眼超点阵六边形斑图中的体放电和沿面放电的深入研究,结果显示小点VDs的不完全同时性...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
体介质阻挡放电装置的典型结构
河北大学硕士学位论文21.2斑图斑图是一种非均匀的宏观结构，在时间或者在空间上具有某种特有的规律性，是典型的非线性自组织现象[35-40]。在自然界中可以发现各种形态各异的斑图，如动物体表花纹图，蜂窝斑图，沙漠条纹图、螺旋星系图等。在实验系统中，自1952年AlanTuring将斑图作为一种生物系统中形态发生的机制提出[41]，在之后的半个多世纪里，其在各个实验系统中都被广泛的研究，如：化学反应扩散系统[42-44]、非线性光学系统[45-47]、瑞利-贝纳德对流系统[48-50]、Faraday系统[51-53]和气体放电系统[54-57]等。虽然在各个系统中研究者们采用不同的实验方法和条件来获取和研究斑图，但是在各个系统中观察到的斑图的外貌特征是相似的，它们形成机制也是存在联系的[58]。如起步时间较早，研究理论十分成熟的化学反应扩散系统中的扩散方程可以用来解释生物系统和DBD系统中斑图的形成机制[59-61]。因此，对一个系统中斑图的研究成果有望推动整个斑图系统的发展。1.3介质阻挡放电系统中斑图的研究方法近年来，介质阻挡放电系统中的斑图以其特有的优点，如形成斑图所用时间短，实验中的装置相对简单，观察与测量方便等特点引起了研究者们广泛的关注[62-65]。国内外多个实验小组在实验和理论上对介质阻挡放电系统中的斑图进行大量的研究[66-72]。本课题组自2000年开始，使用特制的双水电极系统对介质阻挡放电中自组织斑图进行探究，(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)图1-3自然界以及不同系统中的斑图。瑞利贝纳德对流系统反应扩散系统法拉第系统介质阻挡放电系统自然界中的斑图
河北大学硕士学位论文62.2实验装置实验装置如图2-1所示，由正弦交流等离子体发生器，示波器，两个水电极，ICCD相机，高速摄像机(图中未给出)和光谱仪组成[80]。本实验采用的电源的频率为53kHz，电源电压的可调节区间为0～10kV。两个水电极都是由带有铜环的圆柱形塑料容器组成，容器的内径都是70mm，容器的两端用1.6mm厚的石英玻璃板密封，并用电导率为9.59mS/cm(25℃)的自来水填充。在两个平行放置的水电极之间固定有一个中间为半径为r=2.5cm的圆形气体缝隙，厚度d=2.6mm的玻璃框架。两个水电极与玻璃框一同被放入真空室内，该真空室带有氩气和空气进气口并且与真空泵相连接。实验中，电压波形由高压探头(TektronixP6015A，1000x)检测，并由数字荧光示波器(TektronixDPO4054B)记录。使用普通数码相机(CanonEOS6D)拍摄放电过程中斑图的普通放电照片。利用ICCD(pro.120PH0047)相机捕获对应不同电流脉冲的瞬时放电图像。使用HSVC(PCO.dimax)拍摄连续的斑图放电照片。斑图中各个子结构的发射光谱通过光谱仪(ActonAdvancedSP2750A,CCD:1340×400pixels)采集。2.3点线白眼超点阵六边形斑图的演化序列图2-2(a-d)显示随着外加交流电压的增加，点线白眼超点阵六边形斑图的演化序列为：稳定的放电丝—白眼同心圆环超点阵斑图—点线白眼超点阵六边形斑图—同心圆环超点阵斑图。当外加电压达到击穿阈值时，气隙中仅出现几个运动的随机放电丝(文中未给出)。随着外加电压的升高，放电丝的数量增加，并逐渐稳定，如图2-2(a)所示。当电压升高后，出现了白眼同心圆环超点阵斑图，如图2-2(b)所示。随着电压的继续升高，出现了点线白眼超点阵六边形斑图（SWHSP）(图2-2(c))。当电压再次升高，斑图演变ICCD玻璃玻璃框架放电气隙水透镜光谱仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲介质阻挡放电等离子体热效应实验[J]. 田永强,蔡晋生,杨磊磊,张正科. 航空动力学报. 2019(12)
[2]非线性梯度胞元分布蜂窝材料的冲击力学响应[J]. 胡俊,任建伟,王爱国,吴德义. 材料导报. 2019(24)
[3]介质阻挡放电中白眼超点阵同心圆环发光斑图[J]. 郭丽婷,董丽芳,王朝阳,孙浩洋,于广林,李彩霞,范伟丽. 发光学报. 2019(10)
[4]三维共面介质阻挡放电装置及放电特性研究[J]. 李雪林,刘峰,方志. 高压电器. 2019(09)
[5]介质阻挡放电系统中带晕蜂窝六边形发光斑图[J]. 于广林,董丽芳,窦亚亚,孙浩洋,米彦霖. 发光学报. 2018(11)
[6]航空发动机用蜂窝材料应变率相关本构模型及应用研究[J]. 孟卫华,王建军,米栋,汪文君,郭伟国. 应用数学和力学. 2018(06)
[7]不同结构六边形斑图演化过程光谱特性[J]. 冯建宇,董丽芳,魏领燕,郝芳,杜天,崔义乾. 发光学报. 2016(09)
[8]介质阻挡放电中点线超四边形发光斑图研究[J]. 刘莹,董丽芳,牛雪姣. 发光学报. 2014(10)
[9]基于蜂窝结构的传感器网络覆盖问题求解算法[J]. 陆克中,江钊,毛睿,刘刚,明仲. 计算机研究与发展. 2012(08)
[10]介质阻挡放电斑图动力学研究进展[J]. 贺亚峰,董丽芳,刘富成,范伟丽,王志军. 自然科学进展. 2007(05)
本文编号：3332540
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
体介质阻挡放电装置的典型结构
河北大学硕士学位论文21.2斑图斑图是一种非均匀的宏观结构，在时间或者在空间上具有某种特有的规律性，是典型的非线性自组织现象[35-40]。在自然界中可以发现各种形态各异的斑图，如动物体表花纹图，蜂窝斑图，沙漠条纹图、螺旋星系图等。在实验系统中，自1952年AlanTuring将斑图作为一种生物系统中形态发生的机制提出[41]，在之后的半个多世纪里，其在各个实验系统中都被广泛的研究，如：化学反应扩散系统[42-44]、非线性光学系统[45-47]、瑞利-贝纳德对流系统[48-50]、Faraday系统[51-53]和气体放电系统[54-57]等。虽然在各个系统中研究者们采用不同的实验方法和条件来获取和研究斑图，但是在各个系统中观察到的斑图的外貌特征是相似的，它们形成机制也是存在联系的[58]。如起步时间较早，研究理论十分成熟的化学反应扩散系统中的扩散方程可以用来解释生物系统和DBD系统中斑图的形成机制[59-61]。因此，对一个系统中斑图的研究成果有望推动整个斑图系统的发展。1.3介质阻挡放电系统中斑图的研究方法近年来，介质阻挡放电系统中的斑图以其特有的优点，如形成斑图所用时间短，实验中的装置相对简单，观察与测量方便等特点引起了研究者们广泛的关注[62-65]。国内外多个实验小组在实验和理论上对介质阻挡放电系统中的斑图进行大量的研究[66-72]。本课题组自2000年开始，使用特制的双水电极系统对介质阻挡放电中自组织斑图进行探究，(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)图1-3自然界以及不同系统中的斑图。瑞利贝纳德对流系统反应扩散系统法拉第系统介质阻挡放电系统自然界中的斑图
河北大学硕士学位论文62.2实验装置实验装置如图2-1所示，由正弦交流等离子体发生器，示波器，两个水电极，ICCD相机，高速摄像机(图中未给出)和光谱仪组成[80]。本实验采用的电源的频率为53kHz，电源电压的可调节区间为0～10kV。两个水电极都是由带有铜环的圆柱形塑料容器组成，容器的内径都是70mm，容器的两端用1.6mm厚的石英玻璃板密封，并用电导率为9.59mS/cm(25℃)的自来水填充。在两个平行放置的水电极之间固定有一个中间为半径为r=2.5cm的圆形气体缝隙，厚度d=2.6mm的玻璃框架。两个水电极与玻璃框一同被放入真空室内，该真空室带有氩气和空气进气口并且与真空泵相连接。实验中，电压波形由高压探头(TektronixP6015A，1000x)检测，并由数字荧光示波器(TektronixDPO4054B)记录。使用普通数码相机(CanonEOS6D)拍摄放电过程中斑图的普通放电照片。利用ICCD(pro.120PH0047)相机捕获对应不同电流脉冲的瞬时放电图像。使用HSVC(PCO.dimax)拍摄连续的斑图放电照片。斑图中各个子结构的发射光谱通过光谱仪(ActonAdvancedSP2750A,CCD:1340×400pixels)采集。2.3点线白眼超点阵六边形斑图的演化序列图2-2(a-d)显示随着外加交流电压的增加，点线白眼超点阵六边形斑图的演化序列为：稳定的放电丝—白眼同心圆环超点阵斑图—点线白眼超点阵六边形斑图—同心圆环超点阵斑图。当外加电压达到击穿阈值时，气隙中仅出现几个运动的随机放电丝(文中未给出)。随着外加电压的升高，放电丝的数量增加，并逐渐稳定，如图2-2(a)所示。当电压升高后，出现了白眼同心圆环超点阵斑图，如图2-2(b)所示。随着电压的继续升高，出现了点线白眼超点阵六边形斑图（SWHSP）(图2-2(c))。当电压再次升高，斑图演变ICCD玻璃玻璃框架放电气隙水透镜光谱仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲介质阻挡放电等离子体热效应实验[J]. 田永强,蔡晋生,杨磊磊,张正科. 航空动力学报. 2019(12)
[2]非线性梯度胞元分布蜂窝材料的冲击力学响应[J]. 胡俊,任建伟,王爱国,吴德义. 材料导报. 2019(24)
[3]介质阻挡放电中白眼超点阵同心圆环发光斑图[J]. 郭丽婷,董丽芳,王朝阳,孙浩洋,于广林,李彩霞,范伟丽. 发光学报. 2019(10)
[4]三维共面介质阻挡放电装置及放电特性研究[J]. 李雪林,刘峰,方志. 高压电器. 2019(09)
[5]介质阻挡放电系统中带晕蜂窝六边形发光斑图[J]. 于广林,董丽芳,窦亚亚,孙浩洋,米彦霖. 发光学报. 2018(11)
[6]航空发动机用蜂窝材料应变率相关本构模型及应用研究[J]. 孟卫华,王建军,米栋,汪文君,郭伟国. 应用数学和力学. 2018(06)
[7]不同结构六边形斑图演化过程光谱特性[J]. 冯建宇,董丽芳,魏领燕,郝芳,杜天,崔义乾. 发光学报. 2016(09)
[8]介质阻挡放电中点线超四边形发光斑图研究[J]. 刘莹,董丽芳,牛雪姣. 发光学报. 2014(10)
[9]基于蜂窝结构的传感器网络覆盖问题求解算法[J]. 陆克中,江钊,毛睿,刘刚,明仲. 计算机研究与发展. 2012(08)
[10]介质阻挡放电斑图动力学研究进展[J]. 贺亚峰,董丽芳,刘富成,范伟丽,王志军. 自然科学进展. 2007(05)
本文编号：3332540
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