脈沖介質阻擋放電臭氧產(chǎn)生的動力學模擬.pdf

1、臭氧由于強氧化性且利用后無有害的二次產(chǎn)物產(chǎn)生，已廣泛應用于工業(yè)的各個領域。但由于其產(chǎn)率極低，從而限制了臭氧技術在許多方面的應用。為此，降低臭氧產(chǎn)生能耗已是國內(nèi)外學者面臨的巨大挑戰(zhàn)。本文分別對氧氣源與空氣源下，平板脈沖介質阻擋放電產(chǎn)臭氧進行數(shù)值模擬，研究其粒子與流光的時空分布，為提高臭氧產(chǎn)率和后續(xù)購置實驗設備進行檢測提供一定指導。具體如下：
　?。?）以平板介質阻擋放電臭氧發(fā)生器結構為基礎，簡化并建立放電區(qū)域，劃分適當?shù)木W(wǎng)格，引入電

2、子能量密度守恒方程建立合適的數(shù)學模型，分別選取氧氣源與空氣源下產(chǎn)臭氧的重要化學反應式建立動力學模型進行計算。將模擬所得臭氧濃度隨脈沖峰值電壓的變化曲線與實驗結果比較，證明模型的正確性。
　　（2）在脈沖峰值電壓為9kV時，氧氣源下放電中主要存在的正離子、負離子和激發(fā)態(tài)粒子分別為O2+、O3-和O2(1Σ+ g)；得到脈沖上升率的提高有利于臭氧的產(chǎn)生?？諝庠聪路烹娭兄饕嬖诘恼x子、負離子和激發(fā)態(tài)粒子分別為O2+、O3-和O2(1△

3、g)；臭氧密度達到峰值時其值約為2.38×1021m-3；N2O是主要的氮氧化物粒子。并與其它論文相比較，進一步證明本文模型的正確性。
　?。?）在電子雪崩達到一定程度即將轉化成流光的時刻，氧氣源與空氣源下，電子密度在陽極區(qū)域呈指數(shù)型增長，其它帶電粒子的空間分布與電子的空間分布類似，而在陽極區(qū)域粒子密度的震蕩是由于電子與重粒子碰撞消耗能量，需要一定的弛豫時間得到足夠的能量進行下一次的能量傳遞。
　?。?）隨著電子雪崩的發(fā)展，

4、放電間隙陽極出現(xiàn)流光并向陰極發(fā)展，得到氧氣源下流光傳播速度為5.56×104m/s；空氣源下流光傳播速度為5.26×104m/s。
　?。?）分析主要粒子在流光傳播時的空間分布。氧氣源下主要粒子（e、O2+、O、O3）密度在流光頭處持續(xù)增大；電離與激發(fā)反應隨著流光的發(fā)展而逐漸加劇， O2+、O和O3粒子密度在放電空間整體呈上升趨勢。空氣源下主要粒子（e、O2+、N2+、O、O3、N2(A3Σ)和N2O）隨著流光的傳播開始向陰極發(fā)展