大气压氩非平衡等离子体射流特性的实验研究

摘要

大气压氩非平衡等离子体射流是在气体流动和电场作用下使放电区产生的非平衡等离子体从喷管喷出,在无边界约束的周围大气环境中形成定向的流动。虽然目前对大气压非平衡等离子射流研究上已取得一些成果,但是由于电源特性,装置结构,放电模式等的不同,产生的大气压非平衡等离子体射流的特性不尽相同。因此,在统一实验环境下对大气压非平衡等离子体射流的特性的研究十分有必要,对大气压射流放电理论的丰富和应用研究的发展,都具有重要意义。
　　本文以大气压放电下的非平衡等离子体射流为重点,设计一种能在纳秒脉冲激励或高频交流电源激励下产生大气压非平衡等离子体射流源装置。从激励电源,放电结构,电源参数和气体参数方面,开展了一系列大气压非平衡等离子体射流放电特性和光谱特性实验。比较了不同放电参数下射流放电特性和光谱特性的差异。结合实验结果,从激励源、放电电场和气体参数角度探究大气压氩非平衡等离子体射流特性的影响机制,对并射流的传播过程和机理进行了相应的分析和总结。
　　实验结果表明:1)虽然纳秒脉冲电源下的射流中活性粒子数较少,但在提高电源频率和脉冲宽度基础上,利用纳秒脉冲电源激励产生大气压非平衡等离子体射流的优势更明显,应用前景更广阔;2)无论是电晕放电还是介质阻挡放电,放电模式对于射流特性没有很大影响;3)电场和气流场是影响射流传播的两大关键因素,电场决定了射流的传播行为,气体流场决定了射流能否产生及射流传播时的路径。

目录

声明

绪论

非平衡等离子体

大气压非平衡等离子体射流

国内外研究状况

本文主要工作

大气压氩非平衡等离子体射流放电实验装置

实验平台

电源装置

实验参数

射流光谱测量

大气压氩射流放电特性测量

大气压氩射流放电现象

放电电压、电流波形

放电结构对射流的影响

电极结构对射流的影响

喷嘴尺寸对射流的影响

电极与喷嘴距离对射流的影响

地电极对射流的影响

外加直流电场对射流的影响

电源参数对射流的影响

不同电压下的射流长度变化

不同频率下射流长度变化

气体参数对射流的影响

不同气体流速度射流长度的变化

不同空气\氩气浓度比例时射流长度的变化

本章小结

大气压氩射流的光谱特性测量

大气压氩射流光谱

射流通道不同位置的光谱

电极结构对射流光谱的影响

电源参数对射流光谱的影响

不同电压下的特征光谱强度变化

不同频率下，特性光谱强度变化

气流参数对射流光谱的影响

不同气体流速度下射流光谱变化

不同空气\氩气浓度比下射流光谱变化

甲烷与氩气混合气射流光谱

本章小结

总结和展望

全文总结

课题展望

致谢

参考文献