針板電極下大氣壓脈沖介質(zhì)阻擋放電模擬研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文針板電極下大氣壓脈沖介質(zhì)阻擋放電模擬研究NumericalStudyofPulsedDielectricBarrierDischargeatAtmosphericPressureintheNeedle—PlaneElectrodeConfiguration學(xué)號(hào)：21102011大連理工史學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來(lái)，隨著工業(yè)應(yīng)用中脈沖驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展，單極和雙極高

2、壓脈沖驅(qū)動(dòng)的大氣壓介質(zhì)阻擋放電(DBD)發(fā)展迅速，越來(lái)越多的研究顯示，與正弦DBD相比，脈沖DBD由于其優(yōu)越的性質(zhì)在材料、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等眾多領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用前景。針板電極下的脈沖DBD，其擊穿電壓低、放電強(qiáng)，在處理不平整表面、微小區(qū)域材料表面處理方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在大氣壓下，針板DBD通常為流光放電或電暈放電，且容易過(guò)渡到弧光放電，然而，近年的研究表明，針針、針板脈沖放電在一定條件下可以形成彌散的輝光放電，尤其是引入介質(zhì)層后，對(duì)于空氣

3、、N2、Ar、He等氣體，均可以在較寬的參數(shù)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻的大氣壓放電。目前，針板電極下均勻脈沖DBD的研究基本都是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，人們對(duì)放電過(guò)程、放電機(jī)制、產(chǎn)生的等離子體性質(zhì)及隨參數(shù)的變化規(guī)律等了解較少。本文采用一維流體模型對(duì)針板電極下單極脈沖和雙極脈沖驅(qū)動(dòng)的均勻大氣壓DBD進(jìn)行了詳細(xì)的模擬研究，具有研究?jī)?nèi)容包括以下兩個(gè)部分：第一部分，研究了針板電極下正高壓脈沖驅(qū)動(dòng)的大氣壓DBD的放電特性及放電參數(shù)對(duì)放電行為的影響。模擬結(jié)果顯示，雖然

4、針板脈沖DBD在一個(gè)電壓脈沖下也形成兩次放電，但這兩次放電的演化過(guò)程不同。對(duì)于第一次放電，放電首先發(fā)生在針電極附近，然后向陰極擴(kuò)展，當(dāng)放電電流達(dá)到最大時(shí)，放電呈現(xiàn)出輝光放電的特點(diǎn)。對(duì)于第二次放電，放電主要發(fā)生在針電極附近，而且放電～開(kāi)始就形成了明顯的等離子體正柱區(qū)和陰極位降區(qū)，放電是由亞輝光發(fā)展到正常輝光放電。改變針尖半徑、電壓脈沖寬度、介質(zhì)層厚度、介電常數(shù)及所加電壓脈沖上升沿和下降沿時(shí)間，我們發(fā)現(xiàn)，針尖半徑、介電常數(shù)及介質(zhì)層厚度改變主

5、要影響第一次放電，對(duì)第二次放電影響較??；電壓脈沖的寬度及上升和下降時(shí)間對(duì)兩次放電均有明顯影響，脈寬減小或脈沖下降時(shí)間增加，第二次放電電流明顯減小，在一定條件下，第二次放電將無(wú)法形成。第二部分，研究了負(fù)高壓脈沖和雙極高壓脈沖驅(qū)動(dòng)的大氣壓針板DBD的行為特性。結(jié)果顯示，當(dāng)針電極加負(fù)高壓脈沖時(shí)，擊穿電壓增加，需要加更高幅度的脈沖電壓才能放電，而且第一次放電的演化過(guò)程與正脈沖的第一次放電也不相同。雖然雙極脈沖放電包含了正負(fù)兩種極性的脈沖放電，但