大气压等离子体射流装置及应用研究进展

大气压等离子体射流(APPJ)能够在开放空间而不是在狭窄放电间隙中产生高活性非平衡低温等离子体,APPJ已经成为国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一。本文首先介绍了4种典型的等离子体射流装置,包括单针、针-环、单双环以及微腔结构,并分析了各自的结构特点。然后介绍了APPJ近几年的研究进展,包括射流装置结构、活性粒子探测方法、射流与外界物质相互作用及应用等方面。最后对APPJ面临的一些关键问题和发展方向进行了展望。     

大气压等离子体射流装置及应用研究进展北大核心CSCD

大气压等离子体射流(APPJ)能够在开放空间而不是在狭窄放电间隙中产生高活性非平衡低温等离子体,APPJ已经成为国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一。本文首先介绍了4种典型的等离子体射流装置,包括单针、针-环、单双环以及微腔结构,并分析了各自的结构特点。然后介绍了APPJ近几年的研究进展,包括射流装置结构、活性粒子探测方法、射流与外界物质相互作用及应用等方面。最后对APPJ面临的一些关键问题和发展方向进行了展望。     

无声放电等离子体的光谱诊断

无声放电是一种非平衡态的，非稳定的和不均匀的放电，它被称作等离子体也是从时间平衡的角度来考虑的。对这种非稳定的等离体一直缺少一种有效的诊断手段。通过理论分析和实验提出用探针－光谱诊断技术测量无声放电等离子体的电子温度。气体放电中的光发射谱线是与等离子体的电子温度有关的。     

大气压低温等离子体射流器件层流特性的模拟研究

为分析大气压低温等离子体射流的特性,本文建立射流器件二维轴对称模型,利用Comsol软件对层流状态下等离子体射流的连续性方程、N-S方程和对流扩散方程进行耦合求解,分析了不同气体流速、喷口直径及工作气体条件下,喷射气流在空气中的轴向(z)和径向(r)摩尔分数分布,并研究了流速、喷口直径和工作气体对射流特性的影响。模拟结果表明,在层流状态下,可以用He与空气混合的摩尔分数为0.99时的轴向传播长度去估测射流传播的长度,该长度与入射气体流速、喷口直径的平方呈线性关系,即与气体体积流量呈正比,模拟结果与文献中实验结果一致;相同条件下,He、Ne、Ar三种工作气体在轴向上的摩尔分数分布依次增大,它们与空气混合的摩尔分数为0.99时的轴向传播长度依次增加,可推测同等条件下Ar气的射流长度最长。     

空气中大气压下低温等离子体对聚四氟乙烯进行表面改性的研究

建立了空气中产生大气压下辉光放电(APGD)和介质阻挡放电(DBD)的装置，通过放电的电气特性和发光特性测量，界定了APGD和DBD的放电特点。研究了空气中APGD和DBD对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行改性的效果，用扫描电子显微镜(SEM)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段，研究APGD和DBD处理后PTFE的表面特性，并解释了两种放电形式处理效果不同的原因。结果表明：APGD的处理效果要优于DBD，即APGD可以对PTFE表面进行均匀处理，在其表面引入更多的O元素，使其接触角下降到更低值。     

潘宁气体组成对交流等离子体显示器放电特性影响的数值分析

为优化彩色AC PDP中的气体组成以提高其性能，建立了AC PDP单元气体放电的一维模型，模型是基于对电子和离子输运的二元流体描述，并耦合了泊松方程及一系列动力学方程。利用此模型对潘宁气体Ne+Xe中Xe的百分含量对AC PDP单元放电特性的影响进行了数值分析，给出了气体组成比例对AC PDP工作电压及放电过程中产生的UV 射线效率的影响特性。计算过程中，假定放电气体处于局域平衡状态，各种粒子的反应概率设为E/p的函数，通过Bolzmann方程解出。     

无声放电等离子体的光谱诊断

无声放电是一种非平衡态的、非稳定的和不均匀的放电 ,它被称作等离子体也是从时间平均的角度来考虑的。对这种非稳定的等离子体一直缺少一种有效的诊断手段。通过理论分析和实验提出用探针 光谱诊断技术测量无声放电等离子体的电子温度。气体放电中的光发射谱线是与等离子体的电子温度有关的。在直流放电的条件下 ,电子温度可通过朗谬尔探针的方法获得。如果能在同一放电系统中比较无声放电与直流放电的光谱数据 ,而直流放电的电子温度已知 ,则可以从比较当中得出无声放电电子温度的信息。本文通过这一方法给出了一个实验无声放电系统的电子温度与气体压强的关系。     

多孔阳极氧化铝介质对大气压介质阻挡放电等离子体的影响北大核心CSCD

为了提高大气压下介质阻挡放电的稳定性,采用阳极氧化方式在铝板表面制备一层多孔阳极氧化铝(Porous anodic alumina,PAA)。运用扫描电子显微镜、划痕仪、金相显微镜和台阶仪测试了阳极氧化铝的表面形貌、厚度等特性。比较分析了石英、陶瓷和PAA为介质的大气压下介质阻挡放电的放电过程图片和放电波形。实验表明:应用阳极氧化法制备的多孔阳极氧化铝具有规则的纳米级多孔结构,膜基结合力好;应用多孔阳极氧化铝作为介质的介质阻挡放电更稳定,放电中产生的更密的微放电有助于降低放电击穿电压和提高放电稳定性;更厚的多孔阳极氧化铝膜为介质的大气压介质阻挡放电具有更好的放电稳定性。     

空气介质阻挡放电等离子体处理对双马来酰亚胺磨性能的影响

采用空气介质阻挡放电等离子体(APDBD)处理双马来酰亚胺(BMI)表面,探讨了达到最佳处理效果的工艺条件.结果表明当APDBD处理树脂的时间为10s,输出电压设置为12kV时,树脂具有最佳的抗摩擦耐磨损性能,摩擦系数降低了40%,磨损率降低幅度超过45%,这主要是由于交联导致的强化作用.随着处理时间的延长,摩擦磨损的机理也发生了从粘着磨损到犁削磨损的变化.     

共面介质阻挡放电等离子体平板光源设计与研究

采用阳极氧化铝作为介质层,设计制作了共面介质阻挡放电等离子体平板光源,研究了高温烘焙、电源频率和气体压强等对光源着火电压和发光效率的影响。结果表明,高温烘焙电极装置和高脉冲电源频率可以使共面介质阻挡放电光源放电更稳定,放电着火电压更低;当电极宽度为0.5 mm、间距为4.5 mm、介质层厚度约为20μm、气体压强为20 Torr时,共面介质阻挡放电等离子体光源的放电稳定,亮度为7200 cd/m²,白光发光效率为4.92 lm/W。     

Flow Visualization in a Rotating-Arc Plasma Jet

Knowledge of the gas flow pattern in a plasma jet exhaust is important in relation to heat transfer and gas temperature estimation. The extreme conditions within the jet, however, have hitherto encouraged the use of water cooled probes for flow measurements to the exclusion of quicker and more convenient optical methods.

An optical system has been developed to indicate gas velocities throughout the volume of a transparent water jacket enclosing the exhaust gas by means of particle track photography. The difficulties caused by the size of the test space and the high gas luminosity are overcome by using a bi-focal lens system to utilize a photographic flash bulb source efficiently.     

氧气流量对MPCVD法制备超纳米金刚石膜的影响

采用微波等离子化学气相沉积技术,以CH_4/H_2/Ar为气源,通过调节O_2流量,增强等离子体对非金刚石相的刻蚀能力,提高超纳米金刚石膜中金刚石相的含量。并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X射线光电子能谱(XPS)分别对超纳米金刚石膜的形貌、生长速率、晶型、晶粒尺寸及金刚石含量进行了表征分析,重点研究了O_2流量对晶粒尺寸及金刚石含量的影响。实验结果表明,随O_2流量的增加,平均晶粒尺寸从8.4nm增大至16.1nm,随后减小至9.6nm;当O_2流量为0.7sccm时,金刚石相含量由71.58%提升至85.46%,平均晶粒尺寸约为9.6nm。     

等离子体聚合工艺对聚合沉积速率的影响

利用等离子体聚合的方法对两种有机单体(正丙醇和丙烯醇)进行了等离子体聚合,成功地在Si基体上沉积了高分子薄膜.利用XPS研究了薄膜的结构和不同工艺对沉积速度的影响.研究表明,随着功率的增加或工作气压的增加,沉积速率增加;偏压的增加使等离子体聚合的沉积速率减小.研究还发现,丙烯醇含有双键结构,其沉积速率比正丙醇大.     

金属雾化过程气体质量流率的研究

金属雾化过程中颗粒的尺寸大小及统计分布规律是影响粉末冶金和喷射沉积快速凝固材料组织和性能的关键因素。雾化气体的质量流率对金属颗粒的尺寸及分布有很大影响，本文根据热力学第一定律推导出雾化气体质量流率的表达式，气体质量流率主要受雾化器出口面积及气体膨胀比的影响，出口面积愈大，膨胀比愈小，气体质量流率愈大，当临界膨胀比（Ｐ２／Ｐ１）ｃ＝时，气体质量流率达到最大值。     

进气流量对PM2.5切割器捕集效率的影响

市面上常见的切割器均规定了固定的工作流量,当进入切割器的气流量不符合其标准工作流量时,就会带来捕集效率的偏差。通过搭建基于静态箱法的切割器捕集效率评价系统,对国产、进口的旋风式PM2.5切割器的捕集效率进行了评价,研究了切割器标准工作流量及该值的70%、80%、120%、130%作为抽气流量时对PM2.5切割器的捕集效率的影响。实验结果表明,PM2.5切割器的Da50会随着进气流量的改变呈现相反的变化趋势,Da50值分布范围为标准工作流量下该值的140%至80%;但捕集效率曲线的几何标准偏差在不同进气流量下几乎不变,对比标准工作流量下的偏移量不超过0.9%。该研究结果对于进一步规范切割器的制造及使用提供参考。     

Gravity Influence on Heat Transfer Rate in Flow Boiling

The aim of the present paper is to describe the results of flow boiling heat transfer at low gravity and compare them with those obtained at earth gravity, evaluating possible differences. The experimental campaigns at low gravity have been performed with parabolic flights. The paper will show the analysis of differences between the heat transfer coefficients at normal and at zero gravity, and the study of the effects of mass flux, heat flux, and tube diameter on boiling phenomena at microgravity. Three tube diameters are tested: 6.0, 4.0, and 2.0?mm. With respect to terrestrial gravity, both heat transfer rate enhancement (up to 15?C20%) and deterioration (up to 35%) have been observed. Heat transfer differences for the two gravity conditions may be related to the different bubble size in each of them. The size of a bubble in flow boiling is generally affected by the gravity level, being larger at low gravity, unless inertial forces are largely predominant over buoyancy and other forces acting on the bubble itself when detaching from a heating wall. Heat transfer enhancements at low gravity, are observed in those conditions where the flow pattern is bubbly flow at normal gravity and intermittent flow at low gravity. The results are presented in a flow boiling gravity influence map, which can be considered a useful tool for designing boiling systems for space applications.     

气流磨生产过程中喂料速率对粒度的影响

为在流化床式气流磨进行生产时合理选择喂料速率,以获得较好的产品,通过小型气流磨加工滑石粉实验,分析不同分级轮转速下磨腔料位、产品中位径与喂料速率之间的关系,以及喂料速率对产品粒度的影响。结果表明,提高分级轮转速,可以很明显地减小产品中位径;当物料粉碎过程进入稳定状态以后,分级轮的每一个转速都对应一个喂料速率的临界值,在一定的分级轮转速下,把喂料速率调整到最佳值,可以获得粒度更细、分布更窄的产品;喂料速度控制不好将引起分级轮电机过载,产品粒度不稳定,设备产能降低。     

浅析温度传感器探头长度对气体体积计量的影响

本文就气体体积修正仪中的温度传感器探头长度提出改进意见,并通过由此改进带来的经济效益讨论计量精细化管理对控制供销差的必要性。     

高精度大流量气体流量标准装置的研制

介绍了由临界流流量计和标准气体涡轮流量计有机组合、优势互补,分别作为传递标准和核查标准组成的气体流量标准装置的构成、工作原理、实现的主要技术指标及采取的主要技术措施。丰富了气体流量标准装置的设计思想,拓展了气体流量量值传递的途径和方法,且具有较好的社会经济效益。     

Reliability of Measurements of the Natural Gas Flow Rate and Volume in Gas Distribution Organizations

The proposed new approach to the procedure for measuring the flow rate and volume of gas under standard conditions in gas distribution organizations increases the reliability of the measurements. It is based on identical transformations of the Clapeyron-Mendeveleev equation, with modifications, and takes into account the composition of the natural gas and the recommendations of Federal Law No. 69-FZ (article 19) of March 31, 1999, about natural gas certification by Gosstandart of the Russian Federation. Use of the modified Clapeyron–Mendeleev equation is shown to changes the form of the transformation functions of various primary measuring transducers (turbine, rotary, vortex, ultrasonic, etc.) under the conditions of actual measurements.