針板電極下大氣壓脈沖介質(zhì)阻擋放電模擬研究.pdf

1、碩士學位論文針板電極下大氣壓脈沖介質(zhì)阻擋放電模擬研究NumericalStudyofPulsedDielectricBarrierDischargeatAtmosphericPressureintheNeedle—PlaneElectrodeConfiguration學號：21102011大連理工史學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要近年來，隨著工業(yè)應用中脈沖驅(qū)動電源的發(fā)展，單極和雙極高

2、壓脈沖驅(qū)動的大氣壓介質(zhì)阻擋放電(DBD)發(fā)展迅速，越來越多的研究顯示，與正弦DBD相比，脈沖DBD由于其優(yōu)越的性質(zhì)在材料、醫(yī)學、環(huán)境等眾多領域具有更廣泛的應用前景。針板電極下的脈沖DBD，其擊穿電壓低、放電強，在處理不平整表面、微小區(qū)域材料表面處理方面有獨特的優(yōu)勢。在大氣壓下，針板DBD通常為流光放電或電暈放電，且容易過渡到弧光放電，然而，近年的研究表明，針針、針板脈沖放電在一定條件下可以形成彌散的輝光放電，尤其是引入介質(zhì)層后，對于空氣

3、、N2、Ar、He等氣體，均可以在較寬的參數(shù)范圍內(nèi)實現(xiàn)均勻的大氣壓放電。目前，針板電極下均勻脈沖DBD的研究基本都是實驗現(xiàn)象的觀察，人們對放電過程、放電機制、產(chǎn)生的等離子體性質(zhì)及隨參數(shù)的變化規(guī)律等了解較少。本文采用一維流體模型對針板電極下單極脈沖和雙極脈沖驅(qū)動的均勻大氣壓DBD進行了詳細的模擬研究，具有研究內(nèi)容包括以下兩個部分：第一部分，研究了針板電極下正高壓脈沖驅(qū)動的大氣壓DBD的放電特性及放電參數(shù)對放電行為的影響。模擬結(jié)果顯示，雖然

4、針板脈沖DBD在一個電壓脈沖下也形成兩次放電，但這兩次放電的演化過程不同。對于第一次放電，放電首先發(fā)生在針電極附近，然后向陰極擴展，當放電電流達到最大時，放電呈現(xiàn)出輝光放電的特點。對于第二次放電，放電主要發(fā)生在針電極附近，而且放電～開始就形成了明顯的等離子體正柱區(qū)和陰極位降區(qū)，放電是由亞輝光發(fā)展到正常輝光放電。改變針尖半徑、電壓脈沖寬度、介質(zhì)層厚度、介電常數(shù)及所加電壓脈沖上升沿和下降沿時間，我們發(fā)現(xiàn)，針尖半徑、介電常數(shù)及介質(zhì)層厚度改變主

5、要影響第一次放電，對第二次放電影響較??；電壓脈沖的寬度及上升和下降時間對兩次放電均有明顯影響，脈寬減小或脈沖下降時間增加，第二次放電電流明顯減小，在一定條件下，第二次放電將無法形成。第二部分，研究了負高壓脈沖和雙極高壓脈沖驅(qū)動的大氣壓針板DBD的行為特性。結(jié)果顯示，當針電極加負高壓脈沖時，擊穿電壓增加，需要加更高幅度的脈沖電壓才能放電，而且第一次放電的演化過程與正脈沖的第一次放電也不相同。雖然雙極脈沖放電包含了正負兩種極性的脈沖放電，但