磁场环境下针板DBD臭氧发生的参数影响

磁场能有效地改变介质阻挡放电放电特性。然而,目前对于磁场环境下DBD臭氧发生重要参数的影响鲜有报道。本文主要实验研究了放电电压、频率和气体流量对磁场环境下针板DBD臭氧发生的影响。实验结果表明:磁场增加了放电电流,因此在8 kV和6.5 kHz下放电功率提高了约22.9%;臭氧浓度、臭氧产率和放电功率均随放电电压的增加而增加。同时磁场对臭氧浓度和放电功率有积极的影响,且随着放电电压的增大,这种影响将更明显。在8 kV,6.5 kHz和1 SLPM下臭氧浓度增加约33.1%,但磁场并不能增加臭氧产率;臭氧产率则随着气体流量的增大而逐渐增大;随着放电频率的增加,臭氧浓度和放电功率增加。同时随着放电频率的增加,磁场对臭氧浓度和放电功率将有更积极的影响。     

纳秒脉冲激励Ar/PDMS介质阻挡放电特性

介质阻挡放电(DBD)因其能够在大气压下产生大面积等离子体,在材料改性领域具有广阔应用前景。为获得高活性、可调控、适用于憎水改性的DBD等离子体,本文以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为憎水性反应媒质,以Ar作为工作气体,采用纳秒脉冲电源激励产生介质阻挡放电。改变电压幅值、重复频率、上升沿时间等激励源参数,通过电学特性、发光特性和光谱特性诊断方式,获得了激励源参数与放电均匀性和粒子活性的关系。结果表明,重复频率对粒子活性影响最显著,随着重复频率增加,光谱强度显著增大,粒子活性增强,这对于提高憎水改性效果具有显著作用。此外,增大电压幅值和上升沿时间也可提高粒子活性,但增大电压幅值会导致放电均匀性下降,而上升沿时间超过200 ns会对粒子活性产生抑制作用。     

成膜温度对二氧化硅薄膜增强DBD臭氧发生的影响

通过实验方法研究了二氧化硅薄膜在不同成膜温度下对DBD臭氧发生的影响。同时采用热常数分析仪、比表面积测试仪、XPS分析了负载二氧化硅介质板在不同成膜温度下的导热系数、比表面积和表面羟基。实验结果表明,成膜温度会改变薄膜的比表面积和羟基含量,从而影响二氧化硅薄膜对DBD臭氧发生的增强作用。当成膜温度变化范围为450℃～750℃时,550℃成膜温度有最大的比表面积,同时其臭氧浓度、臭氧产率及能量效率也相对最大,在放电电压7 KV时,相较于未负载二氧化硅的分别提高了9.3%,32.9%,0.086%。过高的成膜温度不利于臭氧产生,这是由于负载的二氧化硅薄膜比表面积和表面羟基含量都会大大减小。     

大气压氩气介质阻挡放电特性的一维粒子仿真

介质阻挡放电(DBD)是产生低温等离子体的一种常见放电方式。本文建立了大气压下氩气DBD的一维PIC/MCC模型,采用了粒子自适应权重(APM)以及基于OpenMPI的并行计算策略,考虑了带电粒子在介质板上的积累以及复合反应。本文针对频率500 kHz,幅值电压3 kV正弦电压激励下放电的时空演化特性进行仿真研究,得到了其汤森放电、辉光放电等阶段中的放电特征,研究了电压幅值、气隙间距、介质板介电常数等参数对放电特性的影响。     

基于密度泛函理论计算的二次电子发射对放电等离子体特性的影响

离子诱导二次电子发射(SEE)过程是低温等离子体的基本物理过程。电介质上的表面电荷在SEE过程中起着重要作用,从而影响放电等离子体动力学过程。不同于之前研究通过简化电子结构和表面电荷参数进行计算的模型,基于俄歇中和与密度泛函理论(DFT)模型,采用一种更精确的方法计算了含氮掺杂的氦气大气压介质阻挡放电(DBD)中介质表面有电荷累积的MgO的二次电子发射系数(SEEC),并在此基础上分析了其对DBD时空特性的影响。为了更直观地观察介质表面电荷对SEE过程的作用,引入放电过程中表面残留电荷较少的削波电压与正弦电压进行比较。结果表明,削波电压下的放电过程前后无明显变化,而正弦电压下放电峰值时刻的相位提前,电流幅值明显减小,电子的空间分布更加弥散,这不仅验证了本研究DFT模型计算的有效性,还为进一步研究DBD放电的物理过程奠定了理论基础。     

短电弧铣削加工极间流场仿真与试验研究

为解决短电弧铣削加工过程中熔融电蚀产物排除不畅和工件端面烧蚀现象,利用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件对内充液作用下工作介质流场进行仿真研究.分析电极内直径、电极结构分别对加工过程中极间速度场、压力场分布规律,并试验验证了极间冲液效果.结果表明:电极内直径为6 mm时取得最大流速和速度梯度,提高了电蚀产物的排除速度和工件表面质量;中空和环孔配合电极提高了有效放电区域工作介质流速和加工稳定性,解决侧面进刀无有效工作介质注入极间而烧蚀工件表面的现象.     

大气压脉冲调制射频放电中相关时间尺度效应的数值模拟

近年来,大气压射频放电由于可以产生大体积均匀的等离子体而引起人们极大的关注,引入脉冲调制后,所产生的脉冲调制等离子体与连续等离子体相比表现出不同的放电行为,这为研究大气压射频放电中不同的时间尺度关系提供了条件。本文基于一维流体模型,以首电流脉冲为研究对象,研究了电压变化时间(射频频率)、电压施加时长和电压关断时长对放电的影响,讨论了电场变化、带电粒子迁移与带电粒子扩散之间不同时间尺度的关系。计算结果表明,首电流脉冲现象仅出现在电压变化时间较短,即电压变化率较高的条件下;随着电压施加阶段的延长,首电流脉冲将明显增强,稳定后的放电电流也有所增加;随着电压关断阶段的延长,首电流脉冲先增强后减弱,稳定后的放电电流则一直减小。本文的研究有助于深刻理解大气压射频放电中不同时间尺度之间的关系,为实际应用中放电参数的选择提供理论依据。     

双极电晕放电及其在空气净化中的应用

本文研制设计了一种基于双极电晕放电的新型无风机空气净化装置。实验研究了双极电晕的放电特性、离子风速、发射光谱及活性粒子种类和臭氧浓度,然后利用双极电晕净化装置进行了灭菌和去除挥发性有机化合物（VOCs）实验,并测试了净化装置的循环气量、噪声、副产物残余等性能参数。结果表明,双极电晕放电的伏安曲线满足经典汤森关系;介质板的利用有效避免了电极间火花放电的产生,使装置具有更高的操作电压和更大的离子风速。双极电晕产生的发射光谱以氮、氧和OH自由基的谱线为主。灭菌和去除VOCs实验表明,该双极电晕净化装置可在6 min左右完全杀灭金黄色葡萄球菌,相比于传统单极电晕（单针-环）或传统无介质层的双极电晕具有更高的杀菌效率;可以在120 min内使30 m3测试室初始浓度为1.06 mg/m3的甲醛（HCHO）降至0.1 mg/m3以下;而且臭氧、氮氧化物等副产物的浓度低,达到环境质量标准;净化装置的噪声小,满足相关标准的要求。     

直流电压激励单电极氩气射流阵列的放电模式

大气压等离子体射流在诸多领域具有非常广泛的应用。为了提高大面积材料的处理效率,通常需要将多个射流排列为射流阵列,但由于阵列中等离子体羽间的相互作用,实际上很难产生大面积均匀等离子体羽。针对于此,本文利用直流电压激励单电极氩气射流阵列,产生了大面积均匀等离子体羽。研究发现,在低电压下放电为分立的等离子体羽,而高电压下为均匀片状等离子体羽。片状等离子体羽随着电压、氩气流量及空气流量的增加而变长。电学和光学测量结果表明,分立等离子体羽的放电电流和发光信号均为频率很高的小脉冲。片状等离子体羽的电流和发光信号为频率很低的大脉冲,并且在两个大脉冲之间也存在着小脉冲。利用高速影像对分立羽和片状羽的产生机制进行了研究。结果表明分立羽中阳极羽对应正流光放电机制,而阴极羽对应汤森放电机制。片状羽的击穿机制也是流光机制,流光击穿后会产生辉光放电丝,此后辉光微放电丝沿着气流向下游运动。此外,利用光纤测温仪对片状等离子体羽的气体温度进行了研究,发现片状等离子体羽的气体温度不超过65℃。     

高重复频率纳秒脉冲放电特性

纳秒脉冲放电可用于产生非平衡态等离子体,提高脉冲重复频率有利于提高纳秒脉冲放电中的等离子体参数。采用脉冲重复频率达到30 kHz的纳秒脉冲电源放电产生大气压等离子体,并研究了放电特性及等离子体参数。结果表明在重复频率较高的情况下,击穿电压和击穿时延仍随重复频率的增加而持续下降,但降幅减少,出现饱和现象。计算了放电功率和单脉冲能量随频率的变化,发现高重复频率下,虽然单脉冲放电能量不断降低,但由于单位时间内脉冲个数的增加,放电总功率随脉冲重复频率的增加而不断增加。此外,通过Ar原子光谱获得的电子温度为0.8～2.5 eV,证明高重复频率纳秒脉冲放电产生的等离子体为典型的非平衡态等离子体。本研究能够为高重复脉冲纳秒脉冲放电的应用中反应条件优化提供参考。     

电路参数对外电极气体放电过程影响的计算机分析

本文通过对外电极气体放电物理过程的计算机模拟,研究了一些主要电学参量(包括电源电压、外电路阻抗、介质层电容和介质层上的壁电荷等)对放电过程的影响.文中给出了关于放电电流、辐射亮度和电功损耗等项放电特性随外电路阻抗变化的一维数值分析实例.     

金属单质及含氟表面活性剂对碱性锌电极的联合作用

通过测量碱性体系中锌电极极化曲线的方法,研究了单质金属Pb,In,Bi和含氟表面活性剂FSA,FSP,FC．99,FC．129,FC．170C,FC．430对锌电极的影响．并着重考查了这些单质金属和含氟表面活性剂的联合作用．结果发现,两者联合使用,具有良好的叠加效应．可以明显减小锌上的析氢电流密度,增大析氢超电势,减缓锌的腐蚀．为碱性体系中锌电极代汞缓蚀剂的研究提供了一种新的途径。     

高功率微波注入平流层对臭氧的影响

高功率微波注入大气层形成人工电离区是一种可以促进臭氧生成的方法.然而,很少有研究对其进行定量分析.本文采用时域有限差分法对高功率微波大气传播模型进行差分离散,结合电子促进臭氧生成的相关化学反应,对平流层不同高度(20～50km)的电子、O、O_2、O_3等粒子在微波作用下的变化情况进行了模拟与定量分析.结果显示:在高功率微波作用下,电子数密度在大气击穿前增加到最大值;大气击穿难度随着高度(20～35km)的增加逐渐减小;在30和35km处,显著增加的电子可以促进臭氧数密度增大3个数量级且能够维持约400s.     

脉冲调制微波放电等离子体的数值模拟

建立零维空气与氩气微波放电等离子体数值模型，研究调节约化电场强度和占空比对空气和氩气微波放电等离子体的影响，系统地阐述不同约化电场强度和占空比下电子密度的时间演化与平均粒子密度的变化，以及空气反应中粒子的主要生成路径。计算结果表明：在放电阶段，随着约化电场强度的增加，空气与氩气微波放电等离子体的电子密度峰值呈增大趋势。随着占空比的增加，空气微波放电等离子体电子密度峰值呈减小趋势，氩气等离子体电子密度峰值保持不变。大部分粒子的平均密度随着约化电场强度和占空比的增大而增大，且氩气等离子体的平均电子密度高于空气的。     

乳化液膜法处理模拟甲苯废气实验研究

使用以煤油为油相,Span-85为表面活性剂制取的乳化液吸收甲苯废气,考察了表面活性剂浓度、进口甲苯气体浓度及喷淋液气比对吸收效率的影响,实验在填料塔中进行.结果表明,表面活性剂浓度小于2%时,表面活性剂对吸收效果影响较小,而大于2%时,随着浓度的增大吸收效率有明显的减小;进口甲苯浓度在300~900 mg.m-3的范围内,吸收效率随着甲苯浓度的提高而提高;喷淋液气比在3.0~5.0 L.m-3范围内,吸收效率随着液气比的增大而提高.在选择合适的乳化液及喷淋液气比基础上,处理浓度为300~900 mg.m-3低浓度甲苯废气,吸收效率可达85%以上.     

无格点基底表面分形凝聚体的计算机模拟

对具有周期性边界条件的无格点正方形基底表面分形凝聚体的形成进行了计算机模拟.凝聚体由二种大小不同的圆盘组成. 结果表明 ,凝聚体的分形维数几乎与表面覆盖率成正比,其斜率随圆盘的平均直径的增大而减小. 当表面覆盖率很小时,分形维数几乎与圆盘的平均直径无关,约为 1. 45;当表面覆盖率较大时,分形维数随圆盘的平均直径的增大而减小.     

镍-酸性铬兰K络合物吸附波

用微分脉冲溶出伏安法研究了镍(11)与酸性铬兰K(ACBK)所生成的络合物在悬汞电极上的电化学特性及电化学反应机理，发现电极反应为镍与酸性铬兰K所生成的络合物吸附在电极表面后发生的不可逆还原。在HCl-硼砂介质中(pH8．67)，络合物在-316mV处有一吸附还原峰，其峰电流与镍浓度在0．001～0．010μ/mL范围内呈现良好的线性关系，其最低检出浓度为0．0005μg／mL。     

基于电晕放电的离子风推进装置推力性能

基于电晕放电的离子风推进装置的推力性能进行了实验研究。采用线-箔、线-平行箔和针-箔三种不同的电极结构,研究了外加电压和电极结构对离子风推进装置推力的影响。结果表明,对于线-箔结构,电晕放电的起始电压随着电极导线半径的增加而增加,装置的推力随着外加电压的升高而增加。在相同的外加电压下,具有多个收集极的线-平行箔结构产生的推力大于线-箔结构产生的推力,而针-箔结构产生的推力亦高于线-箔结构获得的推力。对应的静电场数值模拟结果表明,不同的电极结构改变了电场的空间分布,进而影响了离子风推进装置的推力。进一步的优化设计应综合考虑发射极附近的局部电场以及发射极和收集极之间的空间电场的组合效应,以提升离子风推进装置推力性能。     

针对室内空气污染处理的交直流耦合大气压辉光放电

通过构造交直流耦合电极结构,形成了较大面积的辉光放电并进行了空气净化研究。首先,研究了碳纤维螺旋电极的电场分布特征,分析了非均匀电场产生大气压空气辉光放电的可能性。其次,提出了碳纤维螺旋电极与网状电极的交直流耦合放电模式,分析了网状电极施加不同极性直流电压对电场分布的影响。结果表明,网状电极施加正极性直流电压时,利用碳纤维螺旋电极放电产生种子电子,可以在5 mm间隙内形成弥散的辉光放电。最后,利用制作的空气净化装置在60 min内将甲醛、TVOC和细颗粒物等污染物的浓度都降到国家标准以下。     

5-(3,5-二溴-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯在汞电极上的吸附还原机理研究

本文利用差分脉冲极谱法、常规脉冲极谱法、循环伏安法等电化学方法研究了5-(3,5-二溴-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯[3,5-diBr-PADAT]在汞电极上的吸附伏安行为,电极还原反应机理。发现在碱性介质中,该试剂在电极上发生2电子的可逆反应;确定了该试剂在汞电极上的吸附等温线模式,并测定了电极反应速率常数k_s值。