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微放电通道的径向扩展与放电均匀性的研究

蔡焕青

  介质阻挡放电(DBD)能产生非热平衡等离子体。目前,其已被广泛应用于绝缘材料表面改性、杀菌消毒、CO2激光器、等离子体显示面板和臭氧合成等工业领域。本文通过均匀DBD的粒子模拟计算和DBD径向扩展性的实验研究,研究DBD径向扩展性与放电均匀性。 首先,建立了粒子模拟计算的简化模型,模拟计算了单一气隙中电子崩发展过程。结果表明,要在空气大气压下产生均匀放电,需要减缓电子崩的发展过程,抑制流注的形成;空间电荷对崩头附近不同区域的电场有较强的削弱或加强作用;初始并行发展的2个电子崩间相距大于400μm时,空间电荷对其中垂线处轴向场的影响很小,并且在电子崩转化为流注的临界位置处,空间电荷对其中垂线上的轴向电场远小于外加初始电场。因此,初始并行发展的2个电子崩间相距大于400μm时可独立发展。 其次,针对DBD的特点,建立了考虑空间电荷和壁电荷作用的粒子模拟计算的模型,进行均匀DBD(Towsend模式)的粒子模拟计算。结果表明,通过调节外界条件合理地控制空间电荷和壁电荷的作用,可抑制电子崩向流注的转化,实现均匀放电; DBD中初始并行发展的2个电子崩行进过程中会出现三种情况:融合的电子崩,并行发展的2个电子崩和未融合的并行电子崩-流注;据此提出了“电子崩的融合度”C描述实现均匀放电的条件。我们在计算中还发现,如果不考虑壁电荷,两个电子崩是互相排斥的(这是传统的认识),但如果壁电荷合适,两个电子崩有吸引趋势,这一新现象有待于实验证实。 最后,采用不同曲率半径的球面电极,进行DBD径向扩展性的实验研究。观察到中间暗环,边缘亮环的实验现象。它的出现与球面电极曲率半径、气隙长度、气压、电压、频率有关。球面电极中间暗区的放电模式是均匀放电(Towsend模式),而边缘亮环处是丝状放电,用前述均匀DBD的粒子模拟计算解释了实验现象。……   
[关键词]:介质阻挡放电;均匀DBD的粒子模拟;实验研究;径向扩展性;均匀性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华中科技大学2011年