论文摘要
本工作采用特殊设计的双水电极放电装置,并引入受限型边界条件,首次在空气中实现了稳定的斑图模式的放电。采用光学方法,着重对斑图放电的时空动力学进行了系统的实验研究。利用反应扩散模型对同心圆环斑图进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比。详细地分析了局域态结构中放电丝之间的相互作用过程。首次在空气中实现了放电斑图,观察到了六边形、四边形及它们的混合结构等时空斑图。实验研究了斑图放电的时空相关性,并利用斑图的傅立叶频谱和空间相关函数对其进行了分析。结果表明,放电丝之间的时空相关性随电压的增加而增强。实验测量了放电丝的时间与空间分布特征,为放电斑图的应用提供了实验数据。另外,还比较研究了介质阻挡放电系统与库仑系统中的一些动力学特性。首次从实验上研究了空气放电斑图的组成。实验通过光学成像与光谱的方法对放电斑图进行高时空分辨测量（时间分辨达10 ns,空间分辨达20μm）。结果表明,微放电是空气放电斑图的最小组成单位。若微放电固定不动,则表现为丝状放电；若微放电漫游或随机放电,则表现为均匀的放电。另外,还从斑图动力学的角度研究了白眼斑图的空间共振机制。在实验上率先得到了静止的螺旋波与静止的靶波（同心圆环）斑图,并分别从宏观和微观的角度对他们进行了详细的实验研究。结果表明,同心圆环斑图具有双稳系统的一些特性。进一步利用一个双稳型的Fitzhugh-Nagumo反应扩散方程对同心圆环斑图进行了数值模拟,得到了与介质阻挡放电中相似的演化过程。详细研究了几种局域态结构斑图,并给出了它们的放电模型示意图。实验结果表明,放电丝之间存在着库仑排斥力与洛仑兹吸引力。放电丝之间交替的排斥与吸引作用是它们运动的主要起因。通过分析放电丝之间的相互作用过程,对它们的动力学特性进行了合理的解释。