介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理.pdf

《介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理徐绍伟2015年1月中图分类号：UDC分类号：介质阻挡辉光放电的结构及其形成机理作者姓名徐绍伟学院名称物理学院指导教师欧阳吉庭答辩委员会主席袁方利申请学位级别理学博士学科专业凝聚态物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StructureofDielectricBarrierGlowDischargeanditsFormationMechanismCandidateName：XuShaoweiSchoolorDepartment:SchoolofPhysicsFacultyMentor:Prof.OuyangJi

2、tingChair,ThesisCommittee：Prof.YuanFangLiDegreeApplied:DoctorofScienceMajor：CondensedMatterPhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用

3、过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要介质阻挡放电（DBD）既是一种广泛应用的低温等离子体系统，也是一个良好的非线性现象研究系统。辉光DBD存在着多样化的放电结构，其形成机理的研究对实现均匀DBD及可控自组织斑图的实现有重要意义。本文研究辉光DBD结构及其与放电条件的关系，从微观层面明确影响辉光DBD结构关键因素，探索辉光DBD均匀结构和斑图结构的转化机理。实验研究了方波电压驱动的对面型DBD的稳定放电结构，得到驱动电压、频率、占空比及气体压强、外加

4、磁场、电极形状等参数对放电结构的影响。确定斑图放电结构出现在适当频率和电压下；占空比降低，难以形成斑图结构；外加轴向磁场导致出现斑图的频率范围减小；气压影响放电结构的演化历程。建立了二维流体模型，实验和模拟研究了稳定辉光DBD在一个电压脉冲内的发展过程。发现均匀放电是从电极中心处开始，并逐渐向边界处扩展，在电流下降阶段形成反向的放电结构，并最终在边界处熄灭。由于电极边界效应，放电在边界处始终较弱。而斑图结构是从高亮区域开始，并随放电电流增大向邻近区域发展，同样在电流下降阶段形成反向的放电结构。稳定辉光DBD放电的发展过程基本相似。利用二维流体模型分析了空间和表

5、面电荷分布对DBD结构的影响。提出非均匀空间和表面电荷对放电产生高电荷区域放电加强而临近区域放电减弱的增强-抑制效应，确定该效应在放电后期导致空间电荷分布不均匀性的增强和减弱的时间相关性，进而决定可能形成斑图结构的脉冲时间（或频率）极限；空间电荷分布是决定放电结构转换的关键因素，而表面电荷则可能起到正反馈作用。增强-抑制效应强烈依赖于电压，并随电压增大而趋于消失。所有影响空间电荷分布变化的因素如驱动频率、气压、外加磁场、电极边界等都影响增强-抑制效应的时空范围，并最终决定辉光DBD的结构。关键词：介质阻挡辉光放电；放电结构；增强-抑制效应；流体模拟I北京理工大

6、学博士学位论文AbstractDielectricbarrierdischarge(DBD)isnotonlyoneofthepopularsystemsgeneratingnon-equilibriumplasmabutalsoanexcellentnonlineardissipativesystemtostudyself-organizedpatterns.TheinvestigationsofdischargestructureinglowDBDsleadtoimportantinsightconcerningthetheoreticalundersta

7、ndingofdischargeplasmaphysicsanduniformdischargeformationatatmosphericpressureaswellastheindustrialapplications.Inthisdissertation,variousDBDstructuresdependingonthedischargeconditionsandthespatio-temporalevolutionsofthedischargestructuresareinvestigated.Thekeyroleinfluencingthedisc

8、hargestructuresared