大氣壓脈沖輝光放電數值模擬.pdf

1、大氣壓輝光放電以其均勻性好，放電活性粒子產生率高并且去除了昂貴的真空系統(tǒng)而在工業(yè)上有廣泛應用前景。傳統(tǒng)的交流驅動下的介質阻擋輝光放電其能量損耗大，放電消耗功率高，同時產生的等離子體溫度高，相比傳統(tǒng)交流驅動放電，脈沖放電因具有更高的電子產生率，電子平均能量和表面處理效率而備受關注。然而，目前國際上對于脈沖放電的放電機理，放電動力學過程以及脈沖參數對放電特性影響的研究還非常有限，而且不夠系統(tǒng)。
　　 本論文以氦氣為放電氣體，利用數值

2、模擬研究對大氣壓下的脈沖輝光放電進行了較為系統(tǒng)的研究。首先利用自洽流體模型建立了一維大氣壓下的脈沖介質阻擋輝光放電模型和一維大氣壓下的脈沖無介質輝光放電模型，通過對放電的宏觀參量包括外加電壓，氣體電壓和電流密度的分析，我們發(fā)現在無介質輝光放電中僅有一個電流密度峰值出現，而在脈沖介質阻擋放電中有兩次電流峰值出現，這表明了在介質阻擋放電中有兩次擊穿過程發(fā)生，第一次發(fā)生在脈沖上升沿階段，第二次發(fā)生在脈沖下降沿階段。同時，通過對電子密度和電場在

3、放電電流峰值時刻在放電間隙的分布，我們得到了在無介質脈沖放電中，電子被保持在等離子主體區(qū)，而在介質阻擋放電中的電子在鞘層和主等離子體區(qū)交界處逐漸積累。對電子密度和電子平均能量的時空演化規(guī)律的分析描述了在放電過程中的動力學過程。
　　 其次，為了更深入的了解脈沖放電的機理，我們研究了不同脈沖參數（脈沖寬度，脈沖升降沿，電壓幅值和頻率）下的介質阻擋放電和無介質阻擋輝光放電下脈沖升降沿和脈沖寬度對于放電效果的影響，通過對不同脈寬的介質

4、阻擋放電的放電特性分析，我們發(fā)現脈寬并不影響放電的電流密度和電壓，只決定第二次放電發(fā)生的時刻。而升降沿越短，其放電電流密度和氣體電壓越高，同時放電的電子密度和電子平均能量也越高。對不同脈沖電壓的研究顯示在一定的脈沖幅值范圍內，放電電流和氣體電壓峰值隨著脈沖電壓的升高而升高。而對于脈沖頻率來說，第一次放電電流在25kHZ時達到最大，而第二次放電電流隨頻率的升高而增大。對于無介質的脈沖放電，在保持放電電流大小不變的情況下，脈沖寬度越寬其外加