大氣壓脈沖輝光放電數(shù)值模擬.pdf

1、大氣壓輝光放電以其均勻性好，放電活性粒子產(chǎn)生率高并且去除了昂貴的真空系統(tǒng)而在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的交流驅(qū)動下的介質(zhì)阻擋輝光放電其能量損耗大，放電消耗功率高，同時產(chǎn)生的等離子體溫度高，相比傳統(tǒng)交流驅(qū)動放電，脈沖放電因具有更高的電子產(chǎn)生率，電子平均能量和表面處理效率而備受關(guān)注。然而，目前國際上對于脈沖放電的放電機(jī)理，放電動力學(xué)過程以及脈沖參數(shù)對放電特性影響的研究還非常有限，而且不夠系統(tǒng)。
　　 本論文以氦氣為放電氣體，利用數(shù)值

2、模擬研究對大氣壓下的脈沖輝光放電進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。首先利用自洽流體模型建立了一維大氣壓下的脈沖介質(zhì)阻擋輝光放電模型和一維大氣壓下的脈沖無介質(zhì)輝光放電模型，通過對放電的宏觀參量包括外加電壓，氣體電壓和電流密度的分析，我們發(fā)現(xiàn)在無介質(zhì)輝光放電中僅有一個電流密度峰值出現(xiàn)，而在脈沖介質(zhì)阻擋放電中有兩次電流峰值出現(xiàn)，這表明了在介質(zhì)阻擋放電中有兩次擊穿過程發(fā)生，第一次發(fā)生在脈沖上升沿階段，第二次發(fā)生在脈沖下降沿階段。同時，通過對電子密度和電場在

3、放電電流峰值時刻在放電間隙的分布，我們得到了在無介質(zhì)脈沖放電中，電子被保持在等離子主體區(qū)，而在介質(zhì)阻擋放電中的電子在鞘層和主等離子體區(qū)交界處逐漸積累。對電子密度和電子平均能量的時空演化規(guī)律的分析描述了在放電過程中的動力學(xué)過程。
　　 其次，為了更深入的了解脈沖放電的機(jī)理，我們研究了不同脈沖參數(shù)（脈沖寬度，脈沖升降沿，電壓幅值和頻率）下的介質(zhì)阻擋放電和無介質(zhì)阻擋輝光放電下脈沖升降沿和脈沖寬度對于放電效果的影響，通過對不同脈寬的介質(zhì)

4、阻擋放電的放電特性分析，我們發(fā)現(xiàn)脈寬并不影響放電的電流密度和電壓，只決定第二次放電發(fā)生的時刻。而升降沿越短，其放電電流密度和氣體電壓越高，同時放電的電子密度和電子平均能量也越高。對不同脈沖電壓的研究顯示在一定的脈沖幅值范圍內(nèi)，放電電流和氣體電壓峰值隨著脈沖電壓的升高而升高。而對于脈沖頻率來說，第一次放電電流在25kHZ時達(dá)到最大，而第二次放電電流隨頻率的升高而增大。對于無介質(zhì)的脈沖放電，在保持放電電流大小不變的情況下，脈沖寬度越寬其外加