同軸電極介質(zhì)阻擋大氣壓輝光放電數(shù)值模擬.pdf

1、本文首先回顧了等離子體發(fā)展的概況及其應(yīng)用。在低氣壓條件下產(chǎn)生等離子體受真空條件所限制。為解決這一問(wèn)題，各種高氣壓條件下(特別是大氣壓下)的非平衡等離子體源發(fā)展了起來(lái)。文中介紹了弧光放電、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電和等離子體射流并敘述了大氣壓均勻輝光放電等離子體研究的最近進(jìn)展。通過(guò)對(duì)比各種大氣壓等離子體源的特點(diǎn)，可以看到等離子體射流產(chǎn)生的等離子體均勻穩(wěn)定。在文中我們采用了相同的射流放電裝置—同軸的線筒電極結(jié)構(gòu)，并在電極間插入絕緣介質(zhì)以形成阻擋

2、，討論了此種結(jié)構(gòu)下大氣壓均勻輝光放電產(chǎn)生等離子體所具有的各種特性。 通過(guò)建立一維的自洽流體力學(xué)模型，對(duì)同軸線筒電極結(jié)構(gòu)中大氣壓介質(zhì)阻擋放電特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。在計(jì)算中，對(duì)于粒子的連續(xù)性方程我們采用Scharferter和Gummel提出的有限差分方法，并用電流守恒方程代替泊松方程來(lái)求解電場(chǎng)，從而節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間。通過(guò)求解一維電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)粒子的連續(xù)性方程和電流守恒方程，數(shù)值計(jì)算給出了電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)粒子密度和電場(chǎng)分

3、布的時(shí)空變化，以及放電電流、氣體電壓和絕緣介質(zhì)板上積累的電荷密度隨時(shí)間的演化情況。模擬結(jié)果表明，在前后半周期放電時(shí)，放電電流、氣體電壓和電場(chǎng)分布是不對(duì)稱的，這是由于采用了軸對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)。在放電電流最大時(shí)刻，電子、離子密度及電場(chǎng)分布呈現(xiàn)出典型低氣壓輝光放電的特點(diǎn)，即存在明顯的陰極位降區(qū)，負(fù)輝區(qū)，以及等離子體正柱區(qū)。分析討論了介質(zhì)阻擋的位置和放電間隙對(duì)放電電流特性的影響。結(jié)果表明，介質(zhì)只覆蓋在外筒電極情形下，在上半周期電流擊穿發(fā)生的最早，