脈沖介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生的動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、臭氧由于強(qiáng)氧化性且利用后無(wú)有害的二次產(chǎn)物產(chǎn)生，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。但由于其產(chǎn)率極低，從而限制了臭氧技術(shù)在許多方面的應(yīng)用。為此，降低臭氧產(chǎn)生能耗已是國(guó)內(nèi)外學(xué)者面臨的巨大挑戰(zhàn)。本文分別對(duì)氧氣源與空氣源下，平板脈沖介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)臭氧進(jìn)行數(shù)值模擬，研究其粒子與流光的時(shí)空分布，為提高臭氧產(chǎn)率和后續(xù)購(gòu)置實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)提供一定指導(dǎo)。具體如下：
　　（1）以平板介質(zhì)阻擋放電臭氧發(fā)生器結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)化并建立放電區(qū)域，劃分適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格，引入電

2、子能量密度守恒方程建立合適的數(shù)學(xué)模型，分別選取氧氣源與空氣源下產(chǎn)臭氧的重要化學(xué)反應(yīng)式建立動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。將模擬所得臭氧濃度隨脈沖峰值電壓的變化曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，證明模型的正確性。
　?。?）在脈沖峰值電壓為9kV時(shí)，氧氣源下放電中主要存在的正離子、負(fù)離子和激發(fā)態(tài)粒子分別為O2+、O3-和O2(1Σ+ g)；得到脈沖上升率的提高有利于臭氧的產(chǎn)生?？諝庠聪路烹娭兄饕嬖诘恼x子、負(fù)離子和激發(fā)態(tài)粒子分別為O2+、O3-和O2(1△

3、g)；臭氧密度達(dá)到峰值時(shí)其值約為2.38×1021m-3；N2O是主要的氮氧化物粒子。并與其它論文相比較，進(jìn)一步證明本文模型的正確性。
　?。?）在電子雪崩達(dá)到一定程度即將轉(zhuǎn)化成流光的時(shí)刻，氧氣源與空氣源下，電子密度在陽(yáng)極區(qū)域呈指數(shù)型增長(zhǎng)，其它帶電粒子的空間分布與電子的空間分布類(lèi)似，而在陽(yáng)極區(qū)域粒子密度的震蕩是由于電子與重粒子碰撞消耗能量，需要一定的弛豫時(shí)間得到足夠的能量進(jìn)行下一次的能量傳遞。
　?。?）隨著電子雪崩的發(fā)展，

4、放電間隙陽(yáng)極出現(xiàn)流光并向陰極發(fā)展，得到氧氣源下流光傳播速度為5.56×104m/s；空氣源下流光傳播速度為5.26×104m/s。
　?。?）分析主要粒子在流光傳播時(shí)的空間分布。氧氣源下主要粒子（e、O2+、O、O3）密度在流光頭處持續(xù)增大；電離與激發(fā)反應(yīng)隨著流光的發(fā)展而逐漸加劇， O2+、O和O3粒子密度在放電空間整體呈上升趨勢(shì)?？諝庠聪轮饕Ｗ樱╡、O2+、N2+、O、O3、N2(A3Σ)和N2O）隨著流光的傳播開(kāi)始向陰極發(fā)展