旋转滑动弧放电等离子体滑动放电模式的实验研究

交流旋转滑动弧放电能够在大气压下产生大面积、高活性的非平衡等离子体.为了研究交流旋转滑动弧的滑动放电模式、放电特性及光谱特性,本文采用高速相机与示波器同步采集旋转滑动弧的放电图像和电信号,采用光谱仪采集光谱信号,分析旋转滑动弧运动过程中电弧的动态行为、电信号及光谱信号特征.实验结果表明,旋转滑动弧放电过程中存在两种不同的滑动放电模式,即伴随击穿滑动放电模式(B-G模式)与稳定滑动放电模式(A-G模式).其中B-G模式以电弧旋转滑动过程中伴随击穿-熄灭-击穿的高频击穿现象为主要特征,而A-G模式以持续稳定的连续电弧滑动为主要特征.本文讨论了工作参数影响滑动弧放电模式、放电特性及光谱特性的工作机制.研究发现,电弧的放电模式和放电特性是激励电压与气体流量共同作用的结果.当气体流量较大、激励电压较小时,滑动弧为B-G模式主导的高频击穿不稳定放电;而当激励电压较大、气体流量较小时,滑动弧则为A-G模式为主导的稳定滑动放电.     

高气压下交流旋转滑动弧放电特性实验研究

本文针对恶劣条件下滑动弧等离子体放电稳定性问题,搭建了高气压交流旋转滑动弧放电实验系统,开展了高气压下交流旋转滑动弧放电特性实验,并对其放电特性、电弧运动特性、光谱特性进行了分析.研究结果表明:随着介质气体压力的升高,滑动弧放电的电压、电流、能量均呈现增大趋势,当介质气体压力升高到0.52 MPa时,滑动弧放电的能量从常压下的84.74 J增大到147.13 J;且随着介质气体压力的升高,电弧的击穿频率并不是单调变化,而是在0.2 MPa时达到最大为26.55 kHz;高气压下电弧运动过程中会出现“弧道骤变”现象;随着介质气体压力的升高,滑动弧放电的整体光谱发射强度呈现变强趋势;通过两谱线法对滑动弧放电的电子激发温度进行了计算,常压下滑动弧放电的电子激发温度为0.8153 eV,随着介质气体压力的升高,电子激发温度呈现升高趋势,当介质气体压力达到0.4 MPa时,滑动弧放电的电子激发温度升高至5.3165 eV.     

磁驱动滑动弧放电大气压非平衡等离子体

介绍了磁驱动滑动弧放电大气压非平衡等离子体产生技术的一些基本特性,着重叙述了磁驱动滑动弧放电大气压非平衡等离子体的产生装置（ＧＤＭ）、基本原理、主要特性及应用中的一些问题。     

双模式放电中DBD放电参数对甲烷滑动弧火焰光谱及活性粒子的影响分析

对未燃烧的可燃混合气体进行DBD放电,放电后会产生大量的活性粒子,这些活性粒子可以辅助气体燃烧,达到提高燃料燃烧利用率等目的。以DBD激励氩气、甲烷、空气产生的自由基（CH基和OH基）等强化燃烧的关键活性粒子为探索对象,研究DBD放电激励甲烷对滑动弧火焰的影响。为此,采用自主设计的DBD-滑动弧双模式等离子体激励器,利用同轴介质阻挡放电结构对氩气、甲烷、空气混合气进行放电激励,将激励后的氩气、甲烷、空气混合气通入滑动弧端进行点火。固定氩气流量不变,调整空气流量为4.76 L·min-1,并加入甲烷0.5 L·min-1,保证进气通道内氩气与空气-甲烷的气体体积流量比达到Ar∶（CH₄+Air）=1∶30,其中空气、甲烷这两种气体达到了化学燃烧当量比φ=1,氩气、甲烷、甲烷混合气体能实现均匀而稳定的放电并燃烧。DBD段放电电压在15～20 kV范围变化,放电频率在6～10 kHz范围变化,滑动弧段的电压和频率分别保持4 kV与10 kHz恒定,通过改变DBD段放电电压和放电频率,用高速光纤光谱仪检测滑动弧火焰中自由基种类及其光谱强度,分析放电参数激励甲烷对火焰中自由基（CH基和OH基）的影响。结果表明,DBD段放电电压及放电频率的增加可以促进火焰内部的偶联反应发生,可有效提升甲烷滑动弧火焰内部的活性粒子含量,其中OH基团、CH基团在燃烧链式化学反应进程中发挥着较为重要的作用。甲烷经过DBD激励后,随放电电压和频率的增加,火焰中OH基、CH基等主要活性粒子都随之增加。DBD放电后,活性粒子的光谱强度增大,特征谱线比单模式更加明显;甲烷经过DBD激励后,火焰组成发生了变化,滑动弧段出口处甲烷燃烧反应更加充分,火焰温度越高越容易产生OH基。与单模式滑动弧相比,双模式放电可有效促进火焰内部的链式化学反应进程,促进燃料燃烧。     

旋转滑动弧放电等离子体对氨气旋流火焰稳定性的影响

本文实验研究了三维旋转滑动弧(RGA)放电等离子体对氨气旋流火焰稳定性的影响。实验表征了等离子体特征,测试了等离子体对氨气旋流火焰的助燃效果,研究了火焰形态特征的转变和OH自由基分布,揭示等离子体对氨气旋流火焰的助燃机理。结果表明,RGA放电等离子体可以作为点火源和火焰稳定器,能够提高火焰稳定性和拓展吹熄极限。另外较高流速下,火焰迟滞现象消失,在低流速下氨气火焰容易受到电场/等离子体的流体动力学不稳定性的影响。     

滑动弧低温等离子体放电特性的数值模拟研究

滑动弧等离子体的电弧温度场、电场和导电区域尺寸是确定电子温度、电子密度、化学反应速率以及能量效率的重要参数.对气流量为1.43 L/min和6.42 L/min时50 Hz交流滑动弧放电的电参数进行了测量;用瞬态的电弧模型描述滑动弧的能量传递,并用近似的介质电导率和热扩散系数对模型进行简化,解决了由于电弧结构变化所导致的移动边界问题;模拟求得等离子体的电弧结构、电场强度和动态温度场等参数的演化.其中,电弧电场的模拟值与实验值基本符合,计算得到电弧轴心温度可以达到5700—6700 K.研究结果表明,气流直 关键词： 滑动弧等离子体 温度场 电场强度 导电半径     

气液两相滑动弧放电中自由基的光谱研究

气液两相滑动弧放电是近年来出现的一种新型低温等离子体废水处理技术,对高浓度有机废水具有很好的降解效果。为了认识气液两相滑动弧放电降解有机废水的机理,用发射光谱法对气液两相滑动弧在空气中放电所产生的主要自由基进行了实验研究,分析了自由基持续再生的化学过程。通过对光谱线强度变化的分析,得到了OH和NO自由基谱线强度在放电反应空间的分布特点,以及输入电压和液相(水)流量因素对OH和NO自由基产生过程的影响。结果表明：OH是气液两相滑动弧放电的主导自由基;OH和NO自由基谱线强度沿着电极中轴均先增后减;在非平衡区域,自由基谱线强度随着输入电压的增大而增大;OH自由基谱线强度随水流量的增大而增大,NO自由基谱线强度则随着水流量的增大而减小。     

气液两相流滑动弧放电降解苯酚废水

研究了多种因素对气液两相流滑动弧放电降解苯酚废水效果的影响,提高放电电压可提高苯酚的降解效果,在电极间最窄处距离等于3mm时,200mg/L苯酚废水达到最大降解率96%。提高或降低废水的批批pH值及采用氧气作为载气均可提高废水中苯酚的降解效果。     

磁驱动滑动弧放电装置的磁路设计

大气压磁驱动滑动弧放电能产生具有约束性能较好的非平衡等离子体，在微电子工业，环境工程等领域有广泛的应用前景，利用磁导法对此装置进行了磁路设计，得出了磁感应强度，磁体厚度，气隙长度三者之间的解析表达式，所得出的结果与有限元分析结果进行了比较，偏差约为3.1%，但磁导法简捷方便，通用性强，经济性好，是一种更为可靠而实用的工程算法。     

气液滑动弧等离子体降解高浓度有机废水的研究

采用气液滑动弧放电非平衡等离子体进行降解高浓度苯酚模拟废水(初始浓度为872 mg／L)的研究。实验研究表明:由于液滴的存在改变了电极间的介电常数和局部电场,气液滑动弧放电的电压波形比纯气流滑动弧放电更加不规则,起弧电压更低;采用氧气作为载气能提高苯酚的降解效果,最后TOC值为44 mg／L;增大气液混合比,相应的加强了废水的雾化效果,增大水气接触表面积,进而提高了苯酚的降解效果;在尾气中检测到CO2的存在,最高浓度达到35357 mg/m3。     

高Tc铜氧化物超导体的同位素效应与氧的含量、位置的关系

在本文中,讨论了高Tc铜氧化物超导体中的同位素效应指数αO.αCu与氧的含量,位置的关系,得出了同位素效应指数的变化与氧的含量,位置密切相关.     

熔池表面形状对电弧电流密度分布的影响

电弧电流密度分布决定着电弧热流密度、电弧压力的分布,是了解焊接电弧物理本质,建立 焊接过程数学模型的基础.根据电弧物理的基本原理,建立了电弧电流密度在变形熔池表面 上的分布模型,定量分析了熔池表面形状对电流密度分布的影响规律.计算表明,电流密度 在电弧中心线附近呈双峰分布,在离开电弧中心线一定距离处变为单峰分布,熔池表面形状 对电流密度分布有明显的影响.基于该模型计算的焊缝几何形状与实测结果符合得较好. 关键词： 熔池表面变形 电流密度 分布模型     

气体放电击穿过程的物理和数值研究

本文对低气压（１０＾－２Ｐａ）热阴极气体放电的击穿过程给出了物理描述和相应的双流体数学型，并发展了一种选择和调整未知初始条件的有效算法，可以通过伴随试射法得到对初始条件十分敏感的非线性两点边值常微分方程组的数值解，从而给出这类气体放电中击穿过程的定量描述。     

强电离放电产生高浓度臭氧的基础理论与方法研究

论述了介质阻挡强电离放电形成方法及其产生臭氧的等离子反应过程。实现用电场强度、电子能量控制臭氧产生浓度和分解。采用α型Al2O3制成电介质薄层（230um）以及窄放电间隙（110um）的新工艺、新技术、取得折合电场强度E／n大于400Td的强电离放电,电子取得平均能量大于10eV,臭氧浓度达到250g/Nm^3,臭氧产生效率达到200g/kWh。进行实现了臭氧产生装置生产组合模块化、小型化。     

单重态氧发生器出口气流中水汽含量的光谱测量法

水汽的含量是化学法单重态氧发生器（ＳＯＧ）的重要性能参数之一，因为它不仅对Ｏ＿２（￣１△）有猝灭作用，而且在氧碘化学激光器（ＣＯＩＬ）光腔中对Ｉ￣＊也有严重猝灭作用。因此测控ＳＯＧ出口处的水汽含量有重要意义。本实验采用光谱强度比较法测量ＳＯＧ中的水汽含量，利用ＯＭＡ－３的二维扫描积累功能，可对不同测点的光谱进行同时扫描积累，从而可以对ＳＯＧ的数个测点同时进行水汽含量测定。测试精度可达±１０％。     

气体对介质阻挡放电激发XeCl*辐射的影响

在气体配比和气压易控制的小尺寸气体混合腔中．通过对混合气体Cl2／Xe进行参量(配比、气压)范围调节．研究了不同气体配比、气压下介质阻挡放电激发准分子XeCl*的辐射特性。结果表明．在一定放电功率下．合适的气体配比和气压能产生峰值辐射。对于放电管在气体比例pc12／p1在I．5％-4％范围内，放电形貌及准分子XeCl*辐射的强度和光谱特征表现出明显的差异。同比条件下．混合气体He／Cl2／Xe中放电产生的准分子辐射强度弱于混合气体Cl2／Xc。     

高功率放电泵浦KrF激光器放电及输出特性研究

介绍了一台工作于振荡器状态下的高功率放电泵浦KrF准分子激光器的放电工作特性,研究了影响激光输出参量的若干因素。通过计算和实验,在国内首次实现了体积大于85cm×3cm×1.3cm的KrF激光气体放电,单脉冲激光输出能量超过130mJ,给出了详细的实验结果并深入讨论分析了有关的物理机制。