大氣壓放電產(chǎn)生及維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,在工業(yè)及軍事領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。然而大氣壓放電本身的放電特性容易受到外環(huán)境的影響,不同場效應(yīng)作用下的大氣壓放電機(jī)理及放電特性研究一直是大氣壓放電研究中的關(guān)鍵問題。本文以面向航空應(yīng)用的大氣壓等離子體放電為研究對(duì)象,對(duì)典型高速流場及強(qiáng)磁場環(huán)境下的放電開展了相關(guān)研究。研究內(nèi)容包含了單一場效應(yīng)及耦合場效應(yīng)下的放電機(jī)理及放電特性。論文中以航空應(yīng)用中百米/秒量級(jí)的氣體流動(dòng)定義為高速流動(dòng),氣流處于大氣壓環(huán)境,強(qiáng)磁場指磁場強(qiáng)度處于特斯拉量級(jí)范圍內(nèi)的磁場環(huán)境。本文首先從認(rèn)識(shí)單一場效應(yīng)與放電的耦合途徑出發(fā),探究了流動(dòng)及強(qiáng)磁場對(duì)放電特性的影響,揭示了流動(dòng)（流態(tài)及流速）輸運(yùn)作用下的等離子體非線性變化特性以及強(qiáng)磁場作用下的放電空間偏轉(zhuǎn)特性;利用時(shí)空尺度分析方法對(duì)強(qiáng)磁場/流場與等離子體之間的作用關(guān)系進(jìn)行了解耦,研究結(jié)果表明流動(dòng)影響放電空間中大質(zhì)量粒子的運(yùn)動(dòng)過程,而強(qiáng)磁場顯著影響電子及離子的空間運(yùn)動(dòng)形式。采用實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)一步探索了單一強(qiáng)磁場作用下的大氣壓放電機(jī)理及規(guī)律,揭示了強(qiáng)磁場作用下的放電模式轉(zhuǎn)換特性,探討了磁場效應(yīng)對(duì)宏觀離子風(fēng)特性的影響。計(jì)算并分析了磁場強(qiáng)度對(duì)放電電離、吸... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

幾種典型的大氣壓氣體放電等離子體源參數(shù)圖譜[1]

第1章緒論-3-能源與環(huán)境的應(yīng)用中，如等離子體輔助燃燒、等離子體靜電除塵等場合，存在著燃料、物質(zhì)氣流與等離子體的相互作用；在軍事科學(xué)與空間科學(xué)領(lǐng)域，如等離子體隱身、等離子體黑障相關(guān)研究中，存在著等離子體與流動(dòng)及磁場的相互作用；在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也離不開相應(yīng)的氣流環(huán)境及電磁場與等離子體的相互作用，典型的應(yīng)用示意如圖1-2所示。圖1-2大氣壓放電等離子體基本特征及典型應(yīng)用示意圖[1]Fig.1-2Characteristicsofatmosphericdischargeplasmaandtheirtypicalapplications[1]綜上所述，大氣壓放電等離子體裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備方便，具有廣泛的應(yīng)用前景；然而其與外界環(huán)境之間的相互作用更為密切，增加了對(duì)等離子體的調(diào)控難度。在本文具體的研究工作中，大氣壓放電等離子體面向航空應(yīng)用的典型環(huán)境，擬定開展高速流動(dòng)及強(qiáng)磁場環(huán)境下的大氣壓放電研究，其中高速流動(dòng)參考了文獻(xiàn)[29,30,43]，指大氣壓環(huán)境下航空應(yīng)用中百米/秒（亞音速量級(jí)）的氣體流動(dòng)；強(qiáng)磁場參考了文獻(xiàn)[57,58]，指磁場強(qiáng)度處于特斯拉量級(jí)范圍內(nèi)。1.2流場環(huán)境下氣體放電研究現(xiàn)狀流動(dòng)環(huán)境下的放電廣泛存在于多種放電應(yīng)用中，如靜電除塵、材料處理、流動(dòng)控制、等離子體點(diǎn)火及輔助燃燒等，流動(dòng)條件對(duì)放電機(jī)理及放電特性的影響受到了各國研究者的廣泛關(guān)注。從場耦合效應(yīng)看，放電空間中的等離子體不僅會(huì)受到自身碰撞特性的影響，流動(dòng)的傳熱傳質(zhì)效應(yīng)同樣會(huì)反作用于等離子體放電，研究者們對(duì)不同的放電形式開展了流動(dòng)環(huán)境下的放電研究。1.2.1流場環(huán)境下電暈放電研究現(xiàn)狀對(duì)于電暈放電來說，研究者們分別采用模擬及實(shí)驗(yàn)的手段對(duì)流動(dòng)環(huán)境下的電暈放電過程開展了大量的研究工作。

電幅值降低，重復(fù)頻率有所提升；當(dāng)氣流方向與負(fù)離子運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，負(fù)離子運(yùn)動(dòng)至板電極的時(shí)間有所增加，放電幅值提升，重復(fù)頻率有所減弱。Deng等人采用模擬的手段研究了氣流對(duì)電暈放電的影響，比較了氣流對(duì)不同極性下放電特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，氣流使得放電空間中的離子分布狀態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶電粒子空間分布從對(duì)稱的圓形分布轉(zhuǎn)換為偏橢圓形分布；針對(duì)不同極性的放電研究表明，氣流對(duì)負(fù)電暈放電作用效果更明顯[32]。a)氣流速度140km/ha)Airflowvelocity140km/hb)氣流速度210km/hb)Airflowvelocity210km/h圖1-3流動(dòng)環(huán)境下電暈放電仿真[31]Fig.1-3Simulationofcoronadischargeunderairflow[31]Ren等人采用實(shí)驗(yàn)的手段研究了氣流作用下的電暈放電特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)在放電空間中施加氣流作用時(shí)，放電模式從電暈放電模式逐步轉(zhuǎn)為輝光放電模式，放電穩(wěn)定性也有所提升。研究者認(rèn)為流動(dòng)不僅通過輸運(yùn)作用改變了正離子的屏蔽效果，而且利用傳熱作用提升了放電的穩(wěn)定性[33]。Ichikawa等人研究了氣流作用下的Trichel放電脈沖頻率特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氣流的引入使得Trichel脈沖在100MHz及250MHz下的小波系數(shù)有所提升[34]。Shemshadi等人利用COMSOL仿真軟件對(duì)氣流作用下的電暈放電進(jìn)行了仿真分析[35]。仿真

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3228767