同軸電極介質阻擋大氣壓輝光放電數(shù)值模擬.pdf

1、本文首先回顧了等離子體發(fā)展的概況及其應用。在低氣壓條件下產(chǎn)生等離子體受真空條件所限制。為解決這一問題，各種高氣壓條件下(特別是大氣壓下)的非平衡等離子體源發(fā)展了起來。文中介紹了弧光放電、電暈放電、介質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展。通過對比各種大氣壓等離子體源的特點，可以看到等離子體射流產(chǎn)生的等離子體均勻穩(wěn)定。在文中我們采用了相同的射流放電裝置—同軸的線筒電極結構，并在電極間插入絕緣介質以形成阻擋

2、，討論了此種結構下大氣壓均勻輝光放電產(chǎn)生等離子體所具有的各種特性。 通過建立一維的自洽流體力學模型，對同軸線筒電極結構中大氣壓介質阻擋放電特性進行了數(shù)值模擬研究。在計算中，對于粒子的連續(xù)性方程我們采用Scharferter和Gummel提出的有限差分方法，并用電流守恒方程代替泊松方程來求解電場，從而節(jié)省了大量的計算時間。通過求解一維電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)粒子的連續(xù)性方程和電流守恒方程，數(shù)值計算給出了電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)粒子密度和電場分

3、布的時空變化，以及放電電流、氣體電壓和絕緣介質板上積累的電荷密度隨時間的演化情況。模擬結果表明，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，這是由于采用了軸對稱的電極結構。在放電電流最大時刻，電子、離子密度及電場分布呈現(xiàn)出典型低氣壓輝光放電的特點，即存在明顯的陰極位降區(qū)，負輝區(qū)，以及等離子體正柱區(qū)。分析討論了介質阻擋的位置和放電間隙對放電電流特性的影響。結果表明，介質只覆蓋在外筒電極情形下，在上半周期電流擊穿發(fā)生的最早，