不同面积Kapton材料的放电特性实验研究

航天器表面介质材料在空间等离子环境下会产生放电现象,放电诱发的瞬态脉冲会对航天器在轨安全运行产生严重影响。通过对不同面积的125μm厚Kapton温控材料进行放电实验,对放电诱发的瞬态脉冲进行测量,总结分析其规律,得出4～36 cm2Kapton材料和64～225 cm2Kapton材料的放电波形存在比较大的差异,而且随着材料面积增加,Kapton材料的放电电流峰值、放电持续时间、放电电荷损失量和放电频率都相应的升高。对Kapton材料放电特性的研究,将为航天器带电防护设计和放电危害评估提供数据支持。     

梳状电极结构对大气压表面放电的影响

研究了梳状电极结构对大气压表面放电的影响,发现频率固定时放电电流随着外加电压的增加而增加,而电压固定时在某个频率范围内放电电流有最大值;在相同的电压和频率下较宽的电极条宽可以产生较大的放电电流,而电极条间距对放电电流几乎没有影响;用整块金属板做接地电极相比于梳状接地电极可以产生较大的放电电流;另外,较厚的高压电极可以在介质板表面产生更明亮、厚度更大的放电等离子体.     

航天器表面材料二次电子发射特性研究

航天器在轨表面入射离子、电子产生的二次发射电子流随二次电子发射系数的变化而变化,通过建模仿真对二次电子发射系数对充电电流、充电电位的影响进行验证。通过对航天器用表面材料ITO(Indium tin oxide,氧化铟锡)膜二次发射电子系数测试,测试结果与标准参数基本一致;测试结果表明,二次电子发射系数与材料厚度相关,且随着材料厚度的增加二次电子发射系数减小,因此可以通过改变航天器表面材料厚度的方式影响表面材料的二次电子发射系数,从而控制航天器表面材料的带电状态。     

脉冲放电工艺参数对TiC涂层形成的影响

采用液相脉冲放电技术对机械切削加工工具材料表面进行改性,具有很大的经济效益.将高熔点金属Ti电极置入含碳的液相介质中,利用脉冲放电所产生的低温高能等离子体在45钢基体上沉积TiC陶瓷涂层.讨论了脉冲放电工艺参数对涂层形成与涂层硬度的影响.结果表明:脉冲宽度和峰值电流是影响涂层沉积的主要因素,脉冲间隔和放电沉积时间对涂层厚度有影响,而对涂层的硬度几乎没有影响;在小峰值电流(8 A)和窄脉宽(12 μs)的条件下,可以获得高硬度的TiC涂层.     

多脉冲飞秒激光精修面齿轮的烧蚀形貌研究

针对材质为18Cr2Ni4WA的面齿轮,采用飞秒脉冲激光烧蚀来提高其表面质量。建立电子-自旋-晶格三温复耦合模型,预测分析面齿轮材料电子、自旋和晶格单脉冲能量效应下的温度变化过程;结合多脉冲能量累积效应,进行面齿轮材料在激光能量密度为1.035~5.252 J/cm2下烧蚀凹坑直径和深度演变规律的预测与实验分析。研究结果表明：脉冲数的增加并不会持续增大面齿轮表面的平衡温度,基本在30个脉冲时就保持不变;能量密度的增加会使烧蚀凹坑直径和深度持续变大,但变大的速率会持续降低;烧蚀凹坑形貌在能量密度为2.467 J/cm2时最好;过大的扫描道间距会使被加工表面粗糙度值增加,扫描道间距为25 μm时粗糙度值最低为0.185 μm。     

氟化乙丙烯共聚物薄膜驻极体电荷存储性能与电晕产生模式相关性

采用在直流稳态、高频脉冲和交变电场作用下的电晕放电对氟化乙丙烯共聚物(FEP)薄膜材料进行注极,通过等温表面电位测量和热刺激放电技术考察了FEP驻极体的电荷存储特性,依据电晕放电等离子体鞘层模型对实验结果进行了分析,研究了电晕产生模式对FEP薄膜驻极体电荷存储性能的影响。结果表明,电晕注极FEP薄膜驻极体的表面电位稳定性与电晕产生模式、电晕极性有关,但是电荷存储机制只与电晕极性有关。脉冲电晕注极时的稳定性优于稳态电晕注极,但其初始表面电位值较低。交变电场电晕注极获得的驻极体,呈现负极性。不同电晕放电模式在材料表面形成的等离子体鞘层的组成和厚度不同,是FEP驻极体性质不同的主要原因。     

交流作用下液滴在派瑞林薄膜表面的润湿特性研究

针对微流系统中液滴精确操控的问题,本文基于能量最低原理和正交实验设计,对比分析了交流电压、介电层厚度、交流电频率等因素对氯化钠液滴在派瑞林薄膜表面电润湿行为的影响。经理论分析与实验测试,结果表明:在同一厚度的派瑞林薄膜表面,接触角会随着交流电压的增加呈抛物线减小的变化趋势,直至趋于饱和;薄膜厚度在0.5～5μm范围内变化时,饱和电压会随着厚度的增加成线性关系逐渐升高,由25增至65 V;当交流电频率由50增至500 Hz时,饱和电压会随着频率的升高而呈反比例函数关系逐渐降低,不过升高交流电频率,氯化钠液滴的三相接触线处会诱发动力学失稳;而当氯化钠液滴的固有频率与交流电频率比较接近时,液滴会在派瑞林薄膜表面引起共振。     

方波脉冲电压下聚酰亚胺薄膜老化特征研究

针对脉宽调制(PWM)技术在电力机车变频调速应用中,导致电机绝缘在连续脉冲电压下过早老化的问题,对变频电机绝缘主要材料聚酰亚胺薄膜进行方波脉冲电压下的电老化试验.通过对不同老化阶段聚酰亚胺薄膜tanδ的测量,从介质损耗规律方面对材料在脉冲电压下老化特征进行研究.结果表明,在不同的老化阶段,介质损耗随电压、频牢的变化趋势保持一致,介质损耗随老化时间的增加而变大;老化使聚酰亚胺薄膜的起始放电电压降低,介质损耗随电压增加而增大的趋势更加明显;聚酰亚胺薄膜的介质损耗在高频区的激增点会随着老化时间的增加而向高频区移动.     

荫罩式PDP扫描电极和荫罩对阳极条纹的影响

本文采用基于动力学模型的OOPIC仿真软件模拟具有不同扫描电极宽度和荫罩结构的荫罩式等离子显示器(PDP)放电单元内的放电过程,分析单元内的条纹数量、分布状态和介质层表面壁电荷分布情况,研究扫描电极宽度和荫罩结构对阳极条纹的影响。结果表明,扫描电极宽度增加,放电单元内的主放电区域增大,条纹可分布空间压缩,条纹现象减弱。大小孔荫罩结构也会使条纹现象减弱。研究发现,荫罩式PDP结构阳极条纹的分布区域与介质层表面电荷积累的范围密切相关,阳极条纹只出现在阳极表面介质层有壁电荷积累,而对应的阴极表面介质层无壁电荷积累的区域。     

大气压射频介质阻挡放电辉光放电和丝状放电的时空演化比较

目的 为研究大气压射频(13.56 MHz)介质阻挡放电(rf-DBD)在辉光放电和丝状放电2种模式下的电离形式,以及在一个放电周期(73.7 ns)内气体电离与时间和空间的关系。方法 实验使用氩气获得稳定的辉光放电,使用氩气掺杂氮气获得丝状放电。实验中使用电流正向过零点的信号触发ICCD相机获得一个放电周期内不同时间点的36张照片,得出放电间隙之间不同位置的发光强度在一个周期内随时间的变化关系。结果 在α模式下,每半个周期所产生的一次电子雪崩在空间和时间上都是从阴极到阳极的过程。在γ模式下存在负辉现象,并且在阴极电极的介质表面,负辉强度峰值的时间比体电离强度峰值时间晚约13 ns。在丝状放电中,等离子体的发光强度主要集中在阴极表面,介质表面积累的电荷之间的互相作用力使得放电形成单独的细小通道。结论 α模式以体电离为主,而γ模式下除了体电离,还有离子撞击阴极表面产生的大量二次电子,并且比体电离的产生更晚。在丝状放电中,电介质表面电荷作用明显,阴极介质表面的电离为放电的主要形式。     

基于COMSOL的空腔声学覆盖层的斜入射吸声性能分析

基于平面波斜入射理论,利用有限元软件COMSOL建立了双层平板空腔声学覆盖层单元的斜入射仿真模型,并研究了斜入射条件下覆盖层结构和材料参数对其吸声性能的影响。通过与理论解的对比,验证了该仿真模型的准确性;讨论了入射角度,空腔结构,穿孔率和覆盖层厚度等参数变化对于覆盖层吸声性能的影响。结果表明:当入射角度变化时,吸声系数的峰值谷值间的频率间隔会随着入射角度的增加而增大,而且峰值和谷值也会随着入射角度的增加而增大;当穿孔率较大或者覆盖层厚度较厚时,吸声系数的峰值和谷值频率值会向低频移动,且数值也会更大。     

阻抗匹配对大气压氮气介质阻挡放电的影响

在介质阻挡放电装置中,使用阻抗匹配网络后,当气体间隙为3mm时,在大气压氮气中获得了均匀介质阻挡放电等离子体,放电模式为汤森放电.在其他放电参数不变的情况下,放电电流和放电功率随着外加电压峰峰值的增大先非常缓慢增加,然后当放电面积铺满整个电极后呈线性增加.而放电电流和放电功率随驱动频率的增加呈现出非常明显的谐振现象,实验所得到的最佳匹配频率和Chen给出的理论计算结果存在差异.     

不同激励参数对DBD等离子体放电功率的影响

为探索DBD等离子体放电功率与各激励参数之间的联系,本文建立了二维的板-板电极简化仿真模型,分别研究了脉冲、正弦交流两种激励的放电频率、电压与放电功率间的具体函数关系。仿真结果显示:一定条件下,放电功率正比于脉冲电压峰值的1.381次方、正比于脉冲放电频率的1.097次方,即放电功率与脉冲电压峰值及脉冲放电频率间均有幂函数关系;放电功率与正弦交流电压幅值呈现指数函数关系,放电功率与正弦交流放电频率间近似线性关系;实际工程中,需要增大DBD等离子体放电功率时,应尽量选用提高电压峰值(幅值),而避免选择提高放电频率。     

航天器刚柔耦合动力学建模及热诱发动力学响应分析

针对带大型太阳能帆板的航天器,使用蜂窝板对太阳能帆板进行建模,利用哈密顿原理建立了航天器刚柔耦合动力学方程,分析了刚柔耦合非线性项及系统参数对航天器固有特性和热诱发动力学响应的影响。结果表明,系统频率随中心刚体转动惯量减小而升高,存在特定的蜂窝芯层与蜂窝板厚度比值,使系统频率最高;系统刚柔耦合非线性项不影响热诱发动力学响应中的准静态位移分量,但会使热诱发振动分量的振幅增大,振动频率发生偏移;当系统热特征时间常数的倒数和系统基频接近时,热诱发振动幅值最大。研究结果对航天器参数设计提供了理论指导。     

楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响研究北大核心CSCD

为了研究楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响,加入楔形石英石作为附加介质层。通过实验和模拟分析的方法研究了楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响。结果表明:楔形介质层对介质阻挡放电有很大影响,放电在楔形介质层的尖端区域首先击穿,再沿介质层表面弥散。楔形介质层内部出现的场强“低谷区”,提高了其尖端附近的电场强度;楔形介质层提高了介质层表面积,介质表面积累的电荷改变了空间电场分布,对放电击穿、电子密度和电子温度有很大影响。介质层厚度引起的放电优先性问题为相关设计提供了更多的灵活性。     

铝合金微弧氧化脉冲宽度对陶瓷膜耐蚀性及能量消耗的影响

为了进一步明确脉冲宽度对铝合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性及能量消耗的综合影响,在恒峰值电流控制模式下,以不同脉冲宽度在6061铝合金表面制备了微孤氧化陶瓷膜,采用扫描电镜观察陶瓷膜形貌,采用厚度仪及粗糙度仪测试陶瓷膜厚度及粗糙度,采用极化曲线分析陶瓷膜的耐蚀性及微弧氧化的能量消耗;研究了脉冲宽度对陶瓷膜厚度、耐蚀性能及能量消耗的影响.结果表明:随脉冲宽度的增加,阴阳极间电压增速变快,陶瓷膜厚度增加,微孔数量减少,微孔孔径增大,陶瓷层表面粗糙度增大;随脉冲宽度的增加,陶瓷层的耐蚀性能先增强后减弱,在脉冲宽度为80μs时为最好;随脉冲宽度的增加,阴阳极间的能量消耗近似成倍增加,单位厚度陶瓷膜所消耗的能量增幅较小.     

内径20mm导向套筒内壁处理(1):空心阴极氩气放电特性研究

针对高端阀门内径20mm导向套内壁处理,采用高频高压脉冲电源,研究了氩气气氛下工作气压、脉冲电压和频率等参数对导向套空心阴极放电伏安特性的影响,并对工件间距及与阳极距离等放电结构进行了研究。结果表明:管内空心阴极放电需要一个稳定过程,脉冲电流随着时间的增加逐步降低,而后达到稳定放电阶段。提高脉冲电压或工作气压,管内空心阴极脉冲峰值电流增加。脉宽或频率的增加,脉冲峰值电流不变,但平均电流增加,且频率的增加使得激励时间减少。放电结构的分析表明,管间距的减少,放电电流变化不大,而管口与阳极之间距离的减少,使得放电峰值电流略有增加。以上研究结果为高端阀门小直径导向套等内壁薄膜制备提供了有效指导。     

笼网型空心阴极氩气放电特性研究

采用高功率脉冲电源,研究了氩气气氛下工作气压、脉冲电压和频率等参数对笼网型空心阴极放电特性的影响,并对等离子体发射光谱进行了分析。结果发现:在脉冲电压增加到一定程度,脉冲电流随时间呈指数型(n1)激增。提高工作气压、脉冲频率及脉冲电压,笼型空心阴极放电增强。脉冲峰值电流随气压和脉冲电压的升高而增大,但随频率增大呈现降低趋势。光谱分析表明,氩气笼型空心阴极放电主要物种是Ar*和Ar+粒子,随脉冲电压、工作气压及频率的增大,Ar*和Ar+粒子数量增多。     

水下等离子体声源脉冲放电光谱测量与分析

本文采用HR4000CG-UV-NIR光纤光谱仪和NI-PCB压力传感器测量了水下等离子体声源脉冲放电光谱和强声波的压力幅值,分析了声与光之间的能量转换关系,并重点观察了不同放电参数对光谱特征的影响。实验结果表明,等离子体声源脉冲放电光谱为连续谱,能量主要集中在500 nm左右的谱段;放电产生的光能量和声波能量相互竞争,具有此消彼长的关系;提高放电电压,减小电极间隙距离可以提高光的辐射强度和半峰值谱宽度;增大电极间隙距离,将使发光能量向远紫外区移动;更换电极材料将明显改变光的谱分布和强度变化。     

大气压双频Ar/O_(2)放电等离子体特性的数值模拟北大核心CSCD

文章采用等离子体流体理论模型,研究了双频容性耦合放电中高频源频率对大气压氩气与氧气混合气体放电等离子体的各类粒子密度与各项等离子体参数的影响。通过模拟不同高频源频率的放电,得到了放电空间中各类粒子的密度、电子温度、电场等参数的一维时空分布,进一步了解了双频放电中高频源频率对等离子体特性的影响作用。研究结果表明:当放电电压固定时,随高频源频率的升高,电子密度逐渐增大;电子温度、电场与电势有下降的趋势;各类氩离子密度与氩原子的亚稳态密度随高频源频率的升高而增大;随高频源频率的升高,各类氧离子密度增大,氧原子密度先减小后增大,氧分子的亚稳态密度先增大后减小。电子压力加热、电子欧姆加热、电子加热和能量损失受高频源频率的影响均逐步升高。此外,有效电流密度与有效功率密度随高频源频率的升高大体增加。