非對稱介質(zhì)阻擋電極結(jié)構(gòu)中均勻大氣壓放電數(shù)值模擬.pdf

1、本文首先從等離子體的概念出發(fā)，回顧了作為物質(zhì)“第四態(tài)”的等離子體的發(fā)展及其應(yīng)用的概況。介紹了弧光放電、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電和等離子體射流并敘述了大氣壓均勻輝光放電等離子體研究的最近進(jìn)展。均勻大氣壓介質(zhì)阻擋放電以其顯著的優(yōu)點(diǎn)和巨大的工業(yè)應(yīng)用前景，從1988年第一次被報(bào)道開始，就一直倍受人們的關(guān)注。近些年來，科研領(lǐng)域廣泛的進(jìn)行了對均勻大氣壓介質(zhì)阻擋放電的實(shí)驗(yàn)和模擬研究，人們對這種放電的性質(zhì)也有了一定的了解和認(rèn)識。 本文基于一維流體

2、力學(xué)模型，通過數(shù)值求解電子、離子及中性粒子的連續(xù)性方程、動量方程，電流平衡方程，以及電子的能量守恒方程，計(jì)算研究了非對稱介質(zhì)阻擋電極結(jié)構(gòu)中均勻大氣壓放電中電壓、電流密度的時間特性，給出了電子、離子密度和電場在放電空間的時空分布。分析了二次電子發(fā)射系數(shù)、外加電壓及驅(qū)動頻率等對非對稱電極介質(zhì)阻擋放電行為的影響。并討論了電子溫度的演化規(guī)律。在計(jì)算過程中，對于粒子的連續(xù)性方程我們采用有限差分方法，并用電流守恒方程代替泊松方程來求解電場。模擬結(jié)果

3、表明，由于金屬極板和介質(zhì)層的二次電子發(fā)射系數(shù)相差較大，導(dǎo)致在前后半周期放電時，放電電流、氣體電壓和電場分布是不對稱的。在一定的條件下，非對稱電極結(jié)構(gòu)中大氣壓介質(zhì)阻擋放電，可以存在兩種放電模式，即湯生和輝光模式。兩種放電模式具有完全不同的電學(xué)性質(zhì)和放電結(jié)構(gòu)，在合適的參數(shù)下兩種模式可以相互轉(zhuǎn)換。放電脈沖的幅度直接受外部參數(shù)的影響。氦亞穩(wěn)態(tài)原子在放電中也起重要作用，它們主要產(chǎn)生于放電階段，且最大產(chǎn)生率出現(xiàn)在高場強(qiáng)的陰極區(qū)。在放電間隙較小的情況