介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理

发布时间：2017-04-03 04:01

  本文关键词：介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：介质阻挡放电（DBD）既是一种广泛应用的低温等离子体系统，，也是一个良好的非线性现象研究系统。辉光DBD存在着多样化的放电结构，其形成机理的研究对实现均匀DBD及可控自组织斑图的实现有重要意义。本文研究辉光DBD结构及其与放电条件的关系，从微观层面明确影响辉光DBD结构关键因素，探索辉光DBD均匀结构和斑图结构的转化机理。 实验研究了方波电压驱动的对面型DBD的稳定放电结构，得到驱动电压、频率、占空比及气体压强、外加磁场、电极形状等参数对放电结构的影响。确定斑图放电结构出现在适当频率和电压下；占空比降低，难以形成斑图结构；外加轴向磁场导致出现斑图的频率范围减小；气压影响放电结构的演化历程。 建立了二维流体模型，实验和模拟研究了稳定辉光DBD在一个电压脉冲内的发展过程。发现均匀放电是从电极中心处开始，并逐渐向边界处扩展，在电流下降阶段形成反向的放电结构，并最终在边界处熄灭。由于电极边界效应，放电在边界处始终较弱。而斑图结构是从高亮区域开始，并随放电电流增大向邻近区域发展，同样在电流下降阶段形成反向的放电结构。稳定辉光DBD放电的发展过程基本相似。 利用二维流体模型分析了空间和表面电荷分布对DBD结构的影响。提出非均匀空间和表面电荷对放电产生高电荷区域放电加强而临近区域放电减弱的增强-抑制效应，确定该效应在放电后期导致空间电荷分布不均匀性的增强和减弱的时间相关性，进而决定可能形成斑图结构的脉冲时间（或频率）极限；空间电荷分布是决定放电结构转换的关键因素，而表面电荷则可能起到正反馈作用。增强-抑制效应强烈依赖于电压，并随电压增大而趋于消失。所有影响空间电荷分布变化的因素如驱动频率、气压、外加磁场、电极边界等都影响增强-抑制效应的时空范围，并最终决定辉光DBD的结构。
【关键词】：介质阻挡辉光放电 放电结构 增强-抑制效应 流体模拟
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O461.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 本论文研究的目的和意义11-12
• 1.2 介质阻挡放电12-14
• 1.3 介质阻挡辉光放电14-18
• 1.4 本论文主要内容18-19
• 第2章 实验方法及理论模型19-35
• 2.1 实验方法19-21
• 2.2 数值模拟方法21-33
• 2.2.1 基本方程22-24
• 2.2.2 离散方案和计算流程24-28
• 2.2.3 方程离散及边界处理28-32
• 2.2.4 离散方程组求解32-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第3章 辉光 DBD 的放电结构35-47
• 3.1 辉光 DBD 的一般结构35-36
• 3.2 影响辉光 DBD 放电结构的因素36-45
• 3.2.1 占空比的影响36-37
• 3.2.2 驱动频率的影响37-39
• 3.2.3 气压的影响39-44
• 3.2.4 磁场的影响44-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第4章 辉光 DBD 的发展过程47-65
• 4.1 均匀 DBD47-56
• 4.1.1 圆电极均匀 DBD 的发展过程47-50
• 4.1.2 均匀放电过程的模拟50-54
• 4.1.3 正方形电极均匀 DBD54-56
• 4.2 对称环状结构 DBD56-62
• 4.2.1 环状斑图放电的发展过程56-58
• 4.2.2 环状斑图放电发展过程的模拟58-62
• 4.3 非对称斑图结构62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 影响介质阻挡辉光放电结构的关键因素65-100
• 5.1 非均匀空间电荷的增强 -抑制效应65-77
• 5.1.1 非均匀初始空间电荷下的放电发展过程65-70
• 5.1.2 空间电子密度分布的发展70-73
• 5.1.3 扰动强度对增强 -抑制效应的影响73-75
• 5.1.4 电压对增强 -抑制效应的影响75-77
• 5.2 非均匀表面电荷的增强 -抑制效应77-86
• 5.2.1 非均匀初始表面电荷下的放电发展过程77-80
• 5.2.2 空间电子密度分布的发展80-82
• 5.2.3 扰动强度对增强 -抑制效应的影响82-83
• 5.2.4 电压对增强 -抑制效应的影响83-84
• 5.2.5 表面电荷分布的发展84-86
• 5.3 扰动的增强与抑制86-91
• 5.3.1 空间电荷背景浓度的影响86-88
• 5.3.2 气压的影响88-91
• 5.3.3 磁场的影响91
• 5.4 影响 DBD 结构的关键因素91-98
• 5.4.1 空间电荷与表面电荷的影响的比较91-94
• 5.4.2 频率的影响94-96
• 5.4.3 电压的影响96
• 5.4.4 边界的影响96-98
• 5.5 本章小结98-100
• 总结与展望100-102
• 参考文献102-108
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单108-109
• 致谢109-110
• 作者简介110

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王新新;;介质阻挡放电及其应用[J];高电压技术;2009年01期

  本文关键词：介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：283652