空间周期性边界对介质阻挡放电均匀性的影响

论文摘要

大气压下的气体放电会形成非热平衡等离子体,可应用于材料处理、污染治理、等离子体辅助气流控制和等离子体光子晶体等新兴领域,而获得大面积、稳定和均匀的大气压非热平衡等离子体是这一领域的前沿课题。本研究采用不同规格的不锈钢丝网和各种不同的丝网布置方式来实现介质阻挡放电空间周期性边界条件的变化,进而研究对放电均匀性的影响,为介质阻挡放电多尺度效应的研究打下一个基础。实验发现了影响放电均匀性发展的丝网空间尺度存在一个拐点,在一定范围内,随着不锈钢丝网的空间尺度越来越密,放电过程呈现出由不均匀放电向均匀放电过渡,当空间尺度减小到一个定值时,放电的均匀化程度最高,呈现出辉光放电的特征;但是当空间尺度继续减小时,放电反而从均匀逐渐向不均匀发展,以至当丝网空间尺度“无限密”(类似于平板)时,放电呈现出丝状放电特征。实验观测到放电生成物形成的气流使放电细丝随气流流动的方向呈现出辐射性絮状条纹的现象。推测这是由于气流吹走放电时产生的带电粒子轰击介质而产生的大量杂质,而留下了对放电均匀性有正面影响的活性粒子,从而使放电图像变得稳定、弥散、均匀。另外,在一定的频率范围内,随频率的逐渐升高,放电呈现出越来越好的均匀性,频率的升高促使放电更加均匀。提出了利用傅立叶变换来研究放电均匀化程度的方法。通过MATLAB软件编程,对放电图像进行傅立叶变换,分析发现影响放电均匀性发展的丝网空间尺度同样存在一个拐点,进一步验证了实验结果。另外,对不同曝光时间的同一图像进行傅立叶变换,分析发现,曝光时间越高,图像的均匀性越好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 气体放电与等离子体简介
• 1.2 气体放电基础理论
• 1.3 介质阻挡放电基础理论
• 1.4 课题来源及意义
• 1.5 论文的主要工作
• 2 介质阻挡放电
• 2.1 介质阻挡放电电参数
• 2.2 介质阻挡放电特性
• 2.3 形成均匀放电的方法
• 3 大气压介质阻挡放电的实验研究
• 3.1 实验装置及测量方法
• 3.2 电压和气隙对介质阻挡放电的影响
• 3.3 空间周期性边界条件对介质阻挡放电的影响
• 3.4 放电生成物对介质阻挡放电的影响
• 3.5 放电频率对介质阻挡放电的影响
• 3.6 小结
• 4 利用傅立叶变换研究介质阻挡放电
• 4.1 傅立叶变换及放电图像简介
• 4.2 傅立叶变换原理与程序
• 4.3 利用傅立叶变换处理放电图像
• 4.4 曝光时间对均匀性评价的影响
• 4.5 小结
• 5 全文总结
• 5.1 本文工作及结论
• 5.2 有待进一步改进的内容
• 致谢
• 参考文献