微秒脈沖滑動放電模式及特性研究.pdf

1、滑動放電是一種常見的氣體放電形式，能夠產(chǎn)生大量的低溫等離子體。與傳統(tǒng)交、直流電源驅(qū)動的滑動放電相比較，微秒脈沖滑動放電產(chǎn)生等離子體的電子能量更高、活性更強、點火更迅速，因此在航空領(lǐng)域的點火等方面有著廣泛的應用前景。由于脈沖電源上升沿較窄，有利于抑制火花通道的形成，因此本文對微秒脈沖滑動放電可能存在的放電形式及轉(zhuǎn)換規(guī)律進行探究，并研究了不同放電形式的放電特性和發(fā)展規(guī)律。為后續(xù)應用提供理論支持。
　　改變外加電壓，可以獲得多種放電模式

2、。實驗發(fā)現(xiàn)微秒脈沖滑動放電具有三種放電模式：電暈放電、彌散放電和火花放電。并研究了脈沖重復頻率、氣體流量和電極間隙對放電模式的影響規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)隨著頻率的增大，擊穿電壓和彌散放電的激發(fā)電壓均逐漸減小。隨著氣流和間隙的增大，擊穿電壓均逐漸增大。保持外加電壓不變，改變實驗條件可以實現(xiàn)彌散和火花之間相互轉(zhuǎn)換。
　　本文從電特性、光學特性和等離子體特性三個方面分析滑動放電的特性。電特性通過測量電壓、電流并計算相應功率、能量獲得。光學特性從

3、放電圖像、灰度圖像和光譜等方面進行研究。隨著頻率、氣流和間隙的增大，放電圖像中火花通道均逐漸分散，放電區(qū)域均逐漸增大。利用灰度圖像可以對放電圖像進行定量分析。此外發(fā)現(xiàn)光譜可以表征放電模式。等離子體特性分別從活性粒子濃度、阻抗和溫度等方面進行研究。分析了N2、N2+和O變化規(guī)律。通過計算得出彌散和火花放電阻抗最小值分別為28 kΩ和330Ω。利用擬合軟件得出彌散放電轉(zhuǎn)動和振動溫度分別為360 K和2850 K。并計算火花放電氣體溫度為55

4、0 K。
　　滑動放電的發(fā)展過程通過Comsol仿真、ICCD和高速攝像機進行分析。采用Comsol仿真和ICCD對彌散放電發(fā)展過程進行分析，采用高速攝像機和紋影儀對火花通道的發(fā)展過程和滑動放電單個周期的變化規(guī)律進行研究。得出彌散放電的發(fā)展過程可以分成四個階段，并通過正流注理論解釋。單個火花通道持續(xù)時間約為33μs，火花通道不連續(xù)?；瑒臃烹姷陌l(fā)展過程可以分為三個階段，并發(fā)現(xiàn)了捷徑通道的出現(xiàn)，此外火花通道在安培力的作用下寬度逐漸增大