大氣壓射頻輝光放電模式轉(zhuǎn)換機(jī)制的流體力學(xué)模擬.pdf

1、大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文大氣壓射頻輝光放電模式轉(zhuǎn)換機(jī)制的流體力學(xué)模擬姓名：尚萬(wàn)里申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：等離子體物理指導(dǎo)教師：王德真20090601大氣壓射頻輝光放電模式轉(zhuǎn)換機(jī)制的流體力學(xué)模擬總所周知，深入了解大氣壓射頻輝光放電的物理機(jī)制對(duì)于其工業(yè)應(yīng)用十分重要，然而一維模擬畢竟有較大的局限性。為了多角度深層次地研究大氣壓射頻輝光放電，本文基于二維流體模型，對(duì)平行板電極結(jié)構(gòu)中的射頻大氣壓輝光放電進(jìn)行了數(shù)值模擬。隨著放電電流密度增大，鞘層電

2、場(chǎng)強(qiáng)度增大，鞘層變薄。當(dāng)電流密度增加到一定數(shù)值的時(shí)候，發(fā)生鞘層擊穿，等離子體在極板中央?yún)^(qū)域形成一個(gè)極強(qiáng)的放電通道，群等離子體沿著極板方向發(fā)生收縮，隨后放電進(jìn)入了另外一種模式。這個(gè)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中的放電收縮極為相似，并在實(shí)驗(yàn)研究中廣泛出現(xiàn)。該通道中電場(chǎng)強(qiáng)度極大，在本文的計(jì)算中最大值達(dá)到9kV／cm，要遠(yuǎn)大于模式轉(zhuǎn)換之前的電場(chǎng)強(qiáng)度4kV／cm。在本文的模擬中，各種等離子體參數(shù)達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間不一樣，一般需要幾百個(gè)電壓周期。二次電子發(fā)射對(duì)放電

3、模式轉(zhuǎn)換的發(fā)生作用明顯。介質(zhì)阻擋放電存在著三種不同的放電形式。本文運(yùn)用二維流體模型，對(duì)柱對(duì)稱電極結(jié)構(gòu)中的大氣壓介質(zhì)阻擋放電進(jìn)行了數(shù)值模擬。在10kHz電壓頻率驅(qū)動(dòng)下，放電出現(xiàn)了同心圓筒放電結(jié)構(gòu)。隨著時(shí)間的改變，放電圓筒會(huì)發(fā)生徑向演化。原先放電的區(qū)域放電熄滅，原先未放電的區(qū)域開始放電，形成一個(gè)一個(gè)的放電環(huán)，交替放電。文中研究了電子密度和電流密度空間分布隨時(shí)間的演化效果。介質(zhì)板上的電荷積累對(duì)放電的影響至關(guān)重要。本文還從絲的分裂與合并來(lái)探討了