大气压介质阻挡放电中时空非线性行为的仿真研究

作     者：万静 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴栋

授予年度：2020年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：大气压介质阻挡放电 非线性行为 低温等离子体 流体模型 演化进程 

摘      要：大气压介质阻挡放电（DBD）作为能够产生均匀、稳定低温等离子体的重要手段,因近些年在材料加工、薄膜沉积、表面改性等方面具有应用潜力备受关注。本质上,DBD是复杂的放电系统,击穿后在时域和空间中存在着大量丰富复杂的非线性行为。目前大气压DBD关于多电流脉冲放电形式、不对称放电行为、自组织斑图放电模式的特性和机理已取得初步进展。但是当前研究仍然处于初步探索阶段,大气压DBD仍存在丰富的非线性行为特性,相应物理机制有待于进一步探索。为了提高大气压DBD在工业领域中的应用价值,本文基于流体模型的仿真手段对以上提及的时空非线性行为深入研究,提出了一些关于大气压DBD复杂的时空非线性行为的重要结论:（1）明确气隙宽度对多电流放电特性的影响和放电模式的转化进程。在一维仿真模型中改变气隙宽度,研究大气压氦气介质阻挡放电的多脉冲放电特性,重点关注整个脉冲宽度、脉冲数目、电流脉冲峰值和峰值相位变化,分析多脉冲放电形成原因和对应放电模式。（2）证实介质层几何结构对称性与放电对称性的对应关系。基于大气压氩气介质阻挡放电一维仿真模型改变一侧介质层厚度研究介质层几何结构对称性对放电对称性的影响。设定放电对称指标,判定不对称放电形成因素。（3）揭示放电径向细丝结构演化进程与其他斑图放电过程存在的相似性和不同之处。通过升高外施电压幅值,进一步分析二维仿真模型中大气压氩气DBD的径向放电柱的斑图演化特性。根据气体自身特性解释放电通道数目的非线性变化。（4）确认彭宁电离进程和吸附反应进程关联放电空间细丝的形成和排列规律。在二维仿真模型中的氩气背景气体下掺杂不同体积分数氨气,分析放电细丝涉及彭宁电离进程和附合反应进程表现出的排列规律及稳定细丝放电强度的变化情况。