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【6h】

交流电压源驱动下对介质阻挡放电特性的机制研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题意义与来源

1.2 介质阻挡放电产生的等离子体概念

1.3 介质阻挡放电的理论基础

1.3.1 汤逊气体放电理论

1.3.2 气体击穿的流注理论

1.3.3 介质阻挡放电原理

1.3.4 介质阻挡放电等效电容

1.4 介质阻挡放电分类及其特性

1.4.1 丝状放电

1.4.2 斑图放电

1.4.3 均匀放电(辉光模式和汤森模式)

1.5 介质阻挡放电中均匀放电模式的研究现状及存在问题

1.5.1 国外均匀介质阻挡放电研究现状

1.5.2 我国均匀介质阻挡放电研究现状

1.5.3 研究中存在的问题

1.6 本论文研究内容及创新

1.7 本章小结

第二章 介质阻挡放电仿真模型的理论研究

2.1 流体模型

2.2 PIC模型

2.3 混合模型

2.4 本文建立模型中的参考方程及边界条件

2.4.1 模型中的物理过程参考方程及边界条件

2.4.2 模型中的化学过程参考方程及边界条件

2.5 本章小结

第三章 有限元仿真模型的建立

3.1 仿真所用软件的介绍

3.2 模型的建立

3.2.1 模型参数定义

3.2.2 一维几何结构

3.2.3 材料设置

3.2.4 放电核心反应设置

3.2.5 计算区域网格划分

3.2.6 求解设置

3.3 本章小结

第四章 大气压介质阻挡放电仿真结果分析

4.1 多脉冲放电间隙放电模式分析

4.2 外施电压幅值对放电数目的影响

4.3 外施电压幅值对放电模式的影响

4.4 驱动频率对放电的影响

4.5 阻挡介质的作用分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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摘要

目前,低温等离子体已在许多领域应用广泛,包括半导体工业、等离子体电子学、冶金、等离子体防腐等。尤其在材料表面处理方向,等离子体加工技术能制造各种性能优良的新材料,对现有材料的表面改性技术已十分成熟。产生低温等离子体的方法有许多,包括低气压辉光放电、弧光放电和电晕放电等,但介质阻挡放电方法,凭借其对操作环境压强要求低,易实现工业化,能在大气压下发生辉光模式放电并产生大体积、高能量密度等离子体等优势,已被广泛关注。对介质阻挡放电的研究已从实验阶段转向数值模拟阶段,由于其放电不仅包括物理过程,还涉及复杂的化学反应过程,难以对其实现完整且系统的认识。为深刻研究介质阻挡放电机理,分析其放电模式受外施交流源的影响,使其向活性粒子丰富的辉光模式转换,本文主要进行以下工作:  1.总结介质阻挡放电理论知识,分析不同放电模式的应用价值及研究现状。  2.比较三种常见的建模方法,本文选用流体模型,详细介绍模型中相关方程和所涉及化学反应的仿真方程,并根据参考文献设置边界条件。  3.建立一维流体模型,对大气压下氩气多脉冲介质阻挡放电进行仿真分析,得到电流密度、间隙压降、带电粒子浓度、电场强度等参数的空间分布图,用以分析其放电模式。  4.改变交流电源参数,分析仿真结果,与前人的研究重点不同,本文创新点在于细致地分析了电流密度曲线波峰波谷时刻的放电模式,分析驱动电源电压幅值、频率对介质阻挡放电模式转换的影响,得到更有益于辉光放电的设置参数,并论证阻挡介质的作用。

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