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。     

介质阻挡放电离子源背景噪声抑制方法数值模拟研究

针对单电极介质阻挡放电离子源(DBDI)的外置金属网抑制环境背景噪声技术,采用二维等离子体流体模型进行了数值模拟研究。通过对比施加金属网前后单电极DBDI低温等离子体羽流(LTPP)中各物种的演化发展特性,给出了金属网孔隙参数在调控LTPP效能方面的一般规律。结果表明,金属网通过显著提高DBDI等离子体羽流的亚稳态离子总量并抑制背景杂质离子,从而提升其软电离效果和质谱检测信噪比。特别地,当金属网孔隙为0.5 mm时,亚稳态离子总量占比提高了约5.3倍;各离子密度峰值降低了3倍以上,而He^*、N₂^*的密度峰值则分别增大了7.86倍和2.31倍。随着金属网孔隙不断减小,亚稳态离子总量占比越高,但当孔隙为0.3 mm时,亚稳态离子总量开始减小;在0.3 mm≤g≤0.4 mm范围内,可获得更好的背景离子抑制效果,从而有效抑制背景噪声影响。     

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。     

基于PIC-MCC实现空气介质阻挡放电过程的数值模拟

在大气压介质阻挡放电的实际应用中,空气介质阻挡放电具有极其广泛的工业化应用前景。目前,空气均匀放电的获得仍比较困难,且诊断均匀性的依据缺乏可信的依据。文章采用粒子云网格法(Particle in Cell,PIC)与蒙特卡罗碰撞（Monte Carlo Collision,MCC）方法模拟了放电过程中粒子的运动情况,研究大气压下空气介质阻挡放电的发展过程,然后讨论介质厚度、电源频率对形成均匀放电的影响,并研究这两种因素对等离子体密度的影响。模拟结果表明：介质厚度在d≥1.5 mm时可获得没有放电细丝的电流波形;电源频率高于2.5 kHz时,放电细丝是难以避免的。在能够形成均匀放电的条件下,将介质厚度适当的调整在1.5 mm附近,提高电源频率,将产生更高的等离子体密度。     

介质阻挡稳态丝状放电数值模拟

本文采用流体模型对纯Ne介质阻挡放电(DBD)中的丝状放电现象进行了研究.通过模拟获得了放电过程中电流、带电粒子等物理参数的时间空间分布及丝状放电的形成.结果表明,在pd值较低及方波驱动电压条件下,初始均匀的DBD中将逐渐形成多个稳定的丝状放电通道,而且所有通道的丝状放电同时进行,形成单个放电电流脉冲.同时模拟结果表明,在辉光放电范围内,升高pd值,丝状放电的数量将减少.     

空气中均匀介质阻挡放电研究进展

介质阻挡放电(DBD)可以在大气压下产生低温等离子体,在工业领域具有广泛的应用前景.相对于低气压均匀DBD和大气压丝状DBD,大气压均匀DBD在节约生产成本、提高生产效率以及优化处理效果等方面都体现着明显的优势.目前,大气压均匀DBD的工作气体多为惰性气体,这不仅增加了生产成本而且降低了生产效率.近期研究表明,通过改变DBD系统的一些参量,如供电电源、电极结构、阻挡材料等,可以在空气中实现均匀稳定的DBD.目前国内外一些研究小组已经在这些方面取得了可喜的研究成果.本文在讨论DBD的产生方法、机理以及诊断技术的基础上,分别从电源类型、电极结构以及预电离技术等方面综述了空气中均匀DBD的研究现状,最后分析了实现空气中均匀DBD需要解决的问题.     

空气介质阻挡放电对聚乙烯表面吸湿性的改性研究

为了研究空气介质阻挡放电(DBD)对聚乙烯表面吸湿性的影响及其机理,在本文中利用空气DBD对PE表面进行改性研究.利用测量水接触角测试仪测量样品的水接触角,应用红外光谱(FTIR-ATR)、X射线光电子谱(XPS)对样品进行表面表征,应用扫描电镜(SEM)观测在处理前、处理后及处理中加吹风系统的聚乙烯样品表面上利用磁控溅射方法制备的铜膜.实验结果表明:水接触角随处理时间的增加而减小;FTIR-ATR,XPS结果表明处理过样品表面上引进了醛基、羧基等含氧基团亲水基团.SEM结果表明:经过处理的样品表面粗糙度增加,表面吸湿性改善;处理过程中加入吹风系统对聚乙烯表面粗糙度影响较大,对改善表面吸湿性有较大作用.     

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.     

介质阻挡放电净化汽车尾气NOX和HC的应用研究

研制了一套高压脉冲电源和介质阻挡放电反应器,通过在常压下放电产生低温等离子体。结合模拟汽车排气试验,对放电电压、脉冲频率、含氧量以及初始浓度影响HC、NOx净化的规律进行了系统研究。研究表明,利用介质阻挡放电产生低温等离子体净化尾气,是一种具有发展前景的排气后处理技术,对汽车尾气NOx和HC的净化具有明显的净化效果。     

大气压不同脉冲上升时间的介质阻挡放电仿真研究

脉冲介质阻挡放电在等离子体领域具有良好的应用前景,研究脉冲激励参数对等离子的获取具有重要意义。对此,本文建立了二维的板-板介质阻挡放电简化模型,外施脉冲激励,仿真模拟了单个脉冲周期内,脉宽恒定为600 ns,四种不同脉冲上升时间T=25、50、75、100 ns下的气体间隙内电子密度、电子温度及电势分布情况。仿真数据显示:随着上升时间延长,最大电子密度、平均电子密度以及最大电子温度三者的峰值点对应时刻较上升沿末端均近似一致,且三者峰值都与上升时间呈反比;放电进入下降沿尾端后,空间电势发生反转现象,电势在近阳极减小、近阴极增大,自阴极向阳极递减,不同上升时间下,电势反转初始时刻对应的脉冲电压值和阴极附近最大电势值都接近。     

载气中N2浓度影响介质阻挡放电离子化效率的数值模拟研究

随着公共安全、食品安全检测领域对现场质谱检测需求的日益增加,介质阻挡放电离子源技术得到了较快的发展.其中的工作气体浓度通过影响介质阻挡放电的离子化效率从而对质谱检测信噪比产生较大作用.本文建立了在He-N2混合载气作用下的包含7种反应离子的等离子体流体动力学模型,并采用该二维模型,探究了N2浓度对介质阻挡放电离子源离子...     

不同间隙条件下同轴型介质阻挡放电的模拟与实验研究

主要目的是为了研究气体间隙大小对介质阻挡放电脱除NO的影响.通过改变间隙大小,对反应器内静电场进行计算,用玻尔兹曼方程对反应器内的电子分布函数进行分析,并实验研究了间隙大小对NO脱除的影响.计算结果显示,随着气体间隙的减小,电场强度增大,导致折合场强增大,折合场强为200Td时离解速率和电子平均动能较100 Td时分别增加了116倍和2.2倍.实验结果表明,随着气体间隙减小,NO脱除效率升高.该研究对低温等离子体脱除氮氧化物的实际应用有一定的指导意义.     

基于多孔阳极氧化铝的大气压毛细管等离子体电极放电研究北大核心CSCD

通过实验和模拟方式,对比分析了介质阻挡放电和基于多孔阳极氧化铝的毛细管等离子体电极放电。应用阳极氧化法制备的多孔阳极氧化铝(Porous anodic alumina,PAA)作为介质层进行了毛细管等离子体电极放电。研究了多孔阳极氧化铝介质层对毛细管等离子体电极放电的影响,对比分析了相同几何参量的介质阻挡放电和毛细管等离子体电极放电的放电过程。结果表明:应用多孔阳极氧化铝介质的毛细管等离子体电极放电更稳定,放电中产生的更密的微放电有助于提高放电的稳定性;多孔阳极氧化铝介质层的毛细管等离子体电极放电具有相对于介质阻挡放电高出两个数量级的电子密度和更高的电子温度。等离子体参数具有与多孔阳极氧化铝的孔分布同步的周期性,产生了等离子体射流模式,提高了放电稳定性。     

大气压氮气介质阻挡放电等离子体对丙纶熔喷无纺布的表面改性

使用大气压氮气介质阻挡放电(DBD)等离子体对丙纶熔喷无纺布进行表面处理,通过水接触角测量、傅里叶变换红外反射光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱等测试方法研究了等离子体处理前后丙纶熔喷无纺布表面物理和化学特性的变化。研究结果表明,丙纶熔喷无纺布经大气压氮气DBD等离子体处理很短的时间(几秒)后,表面亲水性就可以大大改善;表面出现脱氢现象,同时引入大量的含氧、含氮官能团。此外,还考察了不同外加电压对丙纶无纺布表面改性的影响。     

空气中介质阻挡放电对聚丙烯进行表面改性的研究

用大气压空气中介质阻挡放电(DBD)对聚丙烯(PP)薄膜进行表面改性.通过扫描电子显微镜(SEN)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,研究了DBD等离子体处理前后PP膜的表面特性.实验结果表明,PP薄膜经DBD等离子体处理后,其表面结构变粗糙,且引入了极性基团,表面微观样貌和表面化学成分均发生变化.PP膜表面水接触角随着处理时间的增加而降低,且在处理8s时达到饱和值53°.对改性后的PP薄膜在空气中放置时的老化效应进行研究后发现,即使放置12天后其表面水接触角仍远低于改性前的值.     

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。     

介质阻挡放电等离子体检测器在分析气体中微量组分的应用

使用介质阻挡放电等离子体检测器(BID)对几种气体中特殊组分进行了分析方法研究。使用不同类型的色谱柱,在实验条件下,实现目标气体组分的全部分离检测。砷烷、二氧化硫、氨气、氯气、甲醛、水分可以使用TCD检测器进行分析,灵敏度却很低,但是在BID检测器上,这几种物质却表现出很高的响应;含氧有机物和含卤素有机物通常在FID检测器上进行分析,但是在含量很低的时候响应却不理想,BID检测器对于含卤素有机物和含氧有机物有着很高的响应峰面积。含硫化合物一般采用气相色谱FPD和SCD来检测,但是FPD和SCD使用条件限制多,维护繁琐,BID检测器对含硫化合物有着不错的灵敏度和较高的线性范围,通过对以上物质进行分析方法研究,实验结果完全可以满足微量、痕量定量分析的要求。     

基于COMSOL的水中脉冲放电等离子体数值模拟研究

本文基于COMSOL建立了水中脉冲放电二维轴对称流体模型,通过数值模拟求解载流子的对流与扩散方程计算了纳秒脉冲电压下水中放电产生等离子体的电子密度数值。为研究不不同放电条件对放电过程的影响,本文分析了脉冲电压幅值、脉冲电压上升沿长短与电极间隙距离改变时等离子体电子密度的变化情况。仿真结果表明:随着脉冲电压幅值增大,水中脉冲放电等离子体电子密度增大,且峰值出现时间较快、脉冲电压上升沿较短导致正离子流注发展速度加快、在一定范围内放电间隙变长会获得更高的等离子体电子密度。     

氮气介质阻挡放电激发态氮的数值模拟研究

本文采用流体模型模拟了不同工作气体下N₂介质阻挡放电。并利N₂等离子体用发射光谱进行了实验对比。该模型考虑了10种反应物和28种反应。压力在1~5 atm之间,不同能级的N₂(C)分子是典型的活性物质。模拟结果表明,在等离子体中,随着压力的增加,反应物N₂(C)分子的数密度呈指数级下降。平均电子密度与压强的关系是复杂的,受中性粒子数密度和电子温度的影响。电子温度随压力范围的增大而降低。仿真结果可以描述等离子体参数的详细时空分布。由光谱计算得到的等离子体的平均电子温度、电子密度和N₂(C)的激发趋势与模拟结果一致。     

多孔介质冻结过程中温度变化的数值模拟

多数对多孔介质冻结过程的研究是建立模型借助于计算机技术给定数值解。笔者在借鉴现有数值模型的基础上，考虑多孔介质的内部特点，采用容积平均法建立数学模型，对无限大平板状多孔介质在第三类边界条件下发生的一维冻结过程中温度变化进行分析并加以实验验证。