双温度氩-氮等离子体热力学和输运性质计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的等离子体热力学和输运性质是开展等离子体传热和流动过程数值模拟的必要条件.本文通过联立Saha方程、道尔顿分压定律以及电荷准中性条件求解等离子体组分;采用理想气体动力学理论计算等离子体热力学性质;基于Chapman-Enskog方法求解等离子体输运性质.利用上述方法计算了压力为0.1, 1.0和10.0 atm (1 atm=101325 Pa),电子温度在300—30000 K范围内,非局域热力学平衡(电子温度不等于重粒子温度)条件下氩-氮等离子体的热力学和输运性质.结果表明压力和非平衡度会影响等离子体中各化学反应过程,从而对氩-氮等离子体的热力学及输运性质有较大的影响.在局域热力学平衡条件下,计算获得的氩-氮等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好.     

一种新化合物K2Ti8O15纳米线

钛酸钾晶须通常是直径和长度在微米量级的无机晶须 ,可用Ｋ2 Ｏ·ｎＴｉＯ2 表示其组成 ,ｎ =1,2 ,4 ,6 ,8,[1] .六钛酸钾晶须具有耐高温、耐腐蚀、纤维拉伸强度高、导热系数小、红外反射率高 ,硬度低的特点 .在民用及工业方面有很多应用 .如催化剂载体、离子吸附交换材料、高温过滤器、绝热材料、耐摩擦材料等[2～ 5] .钛酸钾纳米线的合成尚未见报道 .我们在用电弧产生的Ｎ2 等离子体热解焦油时 ,生成了一种直径 9～ 2 0ｎｍ长约几百纳米线 .Ｘ射线能谱定量分析表明这种纳米线化学组成为Ｋ2 Ｔｉ8Ｏ15,是一种新的非化学计量化合物 .试验装…     

金刚石镀膜装置中的等离子体参数测量

利用平行马赫探针和单探针对金刚石镀膜装置中的等离子体漂移速度、,离子密度及电子温度进行了测量,采用ＣｈｕｎｇＫｙｕ－Ｓｕｎ理论对平行马赫探针数据进行分析得到的马赫数为０．２８,电子温度为５ｅＶ,等离子体流速约为９８０ｍ．ｓ＾－１。单探针测行离子密度在１０＾１８～１０＾２０ｍ＾－３的范围内,电子温度在２－８ｅＶ的范围内。     

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采用简化阴极的一维边界层模型,将同轴磁旋转电弧等离子体发生器的阴极与弧柱耦合求解,使用FLUENT软件,数值模拟了不同锥角阴极的形状对磁分散电弧等离子体、阴极弧根和阳极弧根位形的影响.结果表明:阴极弧根具有扩散特征,其电流密度为107A·m-2量级;阴极形状的改变引起阴极弧根位形和电流密度分布变化,从而影响等离子体参数分布;随着阴极锥角的增大,阴极弧根从阴极前端移动到阴极侧面,等离子体区域向下游偏移,等离子体轴向厚度减小.     

Characteristics of helium DC plasma jets at atmospheric pressure with multiple cathodes

A novel DC plasma torch with multiple cathodes is developed for generating laminar, transitional and turbulent plasma jets. The jet's characteristics, including jet appearance, voltage fluctuation, thermal efficiency, specific enthalpy, and distributions of temperature, pressure, and velocity, are experimentally investigated. The results show that as the gas flow rate increases, the plasma jet transforms first from the laminar state to the transitional state and second to the turbulent state. Compared with the transitional/turbulent jet, the laminar jet possesses not only a better stability and a longer hightemperature zone but also a higher average/core temperature and a higher specific enthalpy at the nozzle's outlet. With the change of jet states from the laminar to the turbulent flow, the core pressure and velocity at the nozzle's outlet increase,while the decaying rates of temperature/pressure/velocity along the jet's axial direction increase sharply. Furthermore, applications of laminar, transitional and turbulent jets for zirconia spray coating are described. The test results indicate that the long laminar jet is favorable for the deposition of a high-quality coating because the powder particles injected into the laminar jet may have better heating and lower kinetic energy.     

颗粒填充对介质阻挡放电制臭氧性能的影响

在同轴圆柱单介质内外双水冷结构的DBD臭氧发生器的放电间隙内分别填充玻璃珠、高铝瓷、石英砂和熔融石英砂等颗粒,研究填充颗粒材料、粒径大小、间隙宽度等参数对臭氧生成效率的影响。结果表明：颗粒材料的介电常数是影响其臭氧制取效果的主要因素,随着介电常数的增加,间隙击穿电压降低,但由于颗粒导致电场的畸变,间隙折合场强增加,臭氧生成的最大能效降低,饱和浓度提升;高铝瓷具有最高的臭氧饱和浓度,与未填充的空床相比,饱和浓度提升136%;对于填充不同粒径熔融石英砂颗粒,随着粒径的增加,间隙击穿电压上升,间隙的折合场强提高,臭氧生成的最大能效降低,而饱和浓度提升;通过在宽间隙内填充介质颗粒可以得到窄间隙宽度的臭氧制取效果。     

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在同轴圆柱单介质内外双水冷结构的DBD臭氧发生器的放电间隙内分别填充玻璃珠、高铝瓷、石英砂和熔融石英砂等颗粒,研究填充颗粒材料、粒径大小、间隙宽度等参数对臭氧生成效率的影响.结果表明:颗粒材料的介电常数是影响其臭氧制取效果的主要因素,随着介电常数的增加,间隙击穿电压降低,但由于颗粒导致电场的畸变,间隙折合场强增加,臭氧生成的最大能效降低,饱和浓度提升;高铝瓷具有最高的臭氧饱和浓度,与未填充的空床相比,饱和浓度提升136％;对于填充不同粒径熔融石英砂颗粒,随着粒径的增加,间隙击穿电压上升,间隙的折合场强提高,臭氧生成的最大能效降低,而饱和浓度提升;通过在宽间隙内填充介质颗粒可以得到窄间隙宽度的臭氧制取效果.     

磁驱动滑移弧的放电特性研究

讨论了被外磁场驱动的滑移弧。磁驱动滑移弧的放电频率随磁感应强度增大而增大,测得的放电频率约在46～517Hz之间;当外加磁感应强度为0.4829T时,用光电倍增管测得滑移弧运动的平均速度为26.4m·s-1;从磁驱动滑移弧的放电电压曲线可以看出,电弧运行在电极平行段时,电压增加缓慢,当电弧运动到电极顶部时,电压上升较快,从1778V迅速增加到约4000V。     

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利用自行设计的快速移动静电探针对大气压下以氩气为工质的大尺度磁分散电弧等离子体进行诊断,分析了探针电压与电流的波形,绘制探针伏安特征曲线(U-I曲线),得到了发生器轴线方向等离子体波动特性以及电子温度沿轴线的变化趋势.发现等离子体发生器中心具有回流区,得到了电弧等离子体的大致体积.     

磁旋转弧等离子体中的弧电压突变现象

利用光学成像系统观察到了磁旋转弧等离子体实验中的电弧电压突变现象，电弧电压突变的范围约在40～100V之间。实验结果表明，电弧电压的变化与电弧弧长的变化密切相关。