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脉冲介质阻挡放电臭氧产生的动力学模拟

脉冲介质阻挡放电臭氧产生的动力学模拟

作者：彭邦发南昌大学

学位级别：硕士

臭氧由于强氧化性且利用后无有害的二次产物产生,已广泛应用于工业的各个领域。但由于其产率极低,从而限制了臭氧技术在许多方面的应用。为此,降低臭氧产生能耗已是国内外学者面临的巨大挑战。本文分别对氧气源与空气源下,平板脉冲介质... 详细信息

臭氧由于强氧化性且利用后无有害的二次产物产生,已广泛应用于工业的各个领域。但由于其产率极低,从而限制了臭氧技术在许多方面的应用。为此,降低臭氧产生能耗已是国内外学者面临的巨大挑战。本文分别对氧气源与空气源下,平板脉冲介质阻挡放电产臭氧进行数值模拟,研究其粒子与流光的时空分布,为提高臭氧产率和后续购置实验设备进行检测提供一定指导。具体如下:(1)以平板介质阻挡放电臭氧发生器结构为基础,简化并建立放电区域,划分适当的网格,引入电子能量密度守恒方程建立合适的数学模型,分别选取氧气源与空气源下产臭氧的重要化学反应式建立动力学模型进行计算。将模拟所得臭氧浓度随脉冲峰值电压的变化曲线与实验结果比较,证明模型的正确性。(2)在脉冲峰值电压为9k V时,氧气源下放电中主要存在的正离子、负离子和激发态粒子分别为O2+、O3-和O2(1Σ+g);得到脉冲上升率的提高有利于臭氧的产生。空气源下放电中主要存在的正离子、负离子和激发态粒子分别为O2+、O3-和O2(1△g);臭氧密度达到峰值时其值约为2.38×1021m-3;N2O是主要的氮氧化物粒子。并与其它论文相比较,进一步证明本文模型的正确性。(3)在电子雪崩达到一定程度即将转化成流光的时刻,氧气源与空气源下,电子密度在阳极区域呈指数型增长,其它带电粒子的空间分布与电子的空间分布类似,而在阳极区域粒子密度的震荡是由于电子与重粒子碰撞消耗能量,需要一定的弛豫时间得到足够的能量进行下一次的能量传递。(4)随着电子雪崩的发展,放电间隙阳极出现流光并向阴极发展,得到氧气源下流光传播速度为5.56×104m/s;空气源下流光传播速度为5.26×104m/s。(5)分析主要粒子在流光传播时的空间分布。氧气源下主要粒子(e、O2+、O、O3)密度在流光头处持续增大;电离与激发反应随着流光的发展而逐渐加剧,O2+、O和O3粒子密度在放电空间整体呈上升趋势。空气源下主要粒子(e、O2+、N2+、O、O3、N2(A3Σ)和N2O)随着流光的传播开始向阴极发展;且在流光传播结束阶段,e和N2+粒子最大值出现在流光头处;O2+、O、O3、N2(A3Σ)和N2O粒子的密度最大值出现在阳极附近。

关键词：臭氧平板型脉冲介质阻挡放电数值模拟时空分布

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毛细管共面介质阻挡放电等离子体特性

高电压技术 2023年第10期49卷 4445-4457页

作者：王睿智彭邦发姜楠李杰吴彦大连理工大学电气工程学院大连116024

共面介质阻挡放电(coplanar dielectric barrier discharge,CDBD)因高压电极和接地电极掩埋在绝缘介质中而具有较长的使用寿命和广泛的应用前景。然而,传统CDBD起始电压高、制作较为复杂,这会限制其应用的进一步发展。因此提出了一种新... 详细信息

共面介质阻挡放电(coplanar dielectric barrier discharge,CDBD)因高压电极和接地电极掩埋在绝缘介质中而具有较长的使用寿命和广泛的应用前景。然而,传统CDBD起始电压高、制作较为复杂,这会限制其应用的进一步发展。因此提出了一种新型的毛细管CDBD结构,即用填充铜粉的毛细管作为高/低压电极,并利用两电极间的紧密接触缩短放电气隙以降低起始放电电压。该研究从流光发展过程、光学特性、电学特性以及活性粒子生成角度对毛细管CDBD进行了系统性的研究,并探究了脉冲电压幅值、上升时间、下降时间、峰值平顶宽度、电极直径以及介质的相对介电常数对等离子体特性的影响。结果表明,毛细管CDBD在单次脉冲作用下存在一次放电和二次放电,分别对应电流极性为正和为负的部分。在脉冲上升沿阶段,流光从相邻高/低压毛细管间的“V型”区域底部产生,然后主要沿着高压电极表面爬升并达到最高点。而在脉冲下降沿阶段,流光则主要沿着接地电极表面发展。高的脉冲电压、短的脉冲上升时间和下降时间有利于放电的增强和活性粒子的生成。同时脉冲上升时间的增加还会使得放电均匀性变差,而脉冲峰值平顶宽度的影响则较为有限。相对介电常数的增加能够增强放电强度和降低起始放电电压,而电极直径的增加虽能增加放电面积,但也会使得放电强度变差。

关键词：毛细管共面介质阻挡放电流光演化脉冲参数电极参数等离子体特性

等离子体羟基化改性纳米SiO_(2)粒子对绝缘纸绝缘特性的影响

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电工技术学报 2023年第24期38卷 6817-6827页

作者：姜楠李志阳彭邦发李杰吴彦大连理工大学电气工程学院大连116024

在绝缘纸中掺杂纳米粒子,可通过其对载流子的限制来提高绝缘纸的绝缘特性。然而,纳米粒子的高比表面积和表面活性易形成“团聚”,导致纳米粒子聚集处易产生局部放电和击穿。为了有效抑制纳米粒子团聚、进一步提高绝缘纸的绝缘特性,利用... 详细信息

在绝缘纸中掺杂纳米粒子,可通过其对载流子的限制来提高绝缘纸的绝缘特性。然而,纳米粒子的高比表面积和表面活性易形成“团聚”,导致纳米粒子聚集处易产生局部放电和击穿。为了有效抑制纳米粒子团聚、进一步提高绝缘纸的绝缘特性,利用介质阻挡放电(DBD)等离子体对纳米SiO_(2)粒子进行羟基化改性,增加纳米粒子表面羟基数,并通过氢键与硅烷偶联剂分子发生偶联作用从而桥接在绝缘纸基体上,改善了纳米粒子和绝缘纸的兼容性,从而改善其团聚,并采用原位聚合法制备了掺杂纳米SiO_(2)粒子的纤维素绝缘纸。利用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、比表面及孔隙度分析仪(BET)结合滴定法等手段表征了等离子体改性前后纳米SiO_(2)粒子表面化学组分、微观形貌、官能团及接枝羟基数目的变化规律。并考察了等离子体处理条件及改性步骤对绝缘纸击穿场强和体积电阻率的影响。研究结果表明,纳米SiO_(2)粒子经等离子体羟基化改性后表面氧元素含量及羟基吸收峰显著增强,其在绝缘纸中的分散性得到明显改善。当等离子体改性时间为5 min、空气相对湿度为75%时,纳米SiO_(2)粒子表面接枝的羟基数目达到最高。掺杂了3wt%等离子体羟基化改性的纳米SiO_(2)后,绝缘纸的直流击穿场强和体积电阻率达到18.35 kV/mm和17.45×10^(9)Ω·m,较掺杂了未改性纳米SiO_(2)的绝缘纸分别提高了10.7%和19.4%,较未掺杂纳米SiO_(2)粒子的绝缘纸提高了52.3%和106.2%。

关键词：等离子体羟基化纳米粒子改性分散性绝缘纸击穿场强

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悬浮导体电极电晕放电凝并亚微米颗粒物研究

高电压技术 2022年第12期48卷 5110-5119页

作者：向来彭邦发王荣刚刘政妍姜楠李杰大连理工大学电气工程学院大连116024 苏州天华超净科技股份有限公司苏州215121 大连理工大学环境学院大连116024

为提升亚微米颗粒物的凝并效果,提出在针-针高低压电极之间引入悬浮导体电极的结构,采用单极性直流高压电源供电,在悬浮导体电极两侧分别产生正、负电晕放电,实现对气体中亚微米颗粒物的荷电和凝并。研究了电极系统放电特性、颗粒物荷... 详细信息

为提升亚微米颗粒物的凝并效果,提出在针-针高低压电极之间引入悬浮导体电极的结构,采用单极性直流高压电源供电,在悬浮导体电极两侧分别产生正、负电晕放电,实现对气体中亚微米颗粒物的荷电和凝并。研究了电极系统放电特性、颗粒物荷电量和凝并效果,以及电流体动力学模拟。研究结果表明:引入悬浮导体电极后,起晕电压、火花击穿电压略有增加,且在相同供电电压下电晕电流下降;在供电电压为15 kV的条件下,采用悬浮导体电极结构使颗粒物荷电量增加了10%,0.3μm和0.5μm粒径颗粒物的凝并效率分别增加了20%和35%;悬浮导体电极板开孔时凝并效果低于无开孔的悬浮电极板凝并效果,且随着悬浮导体电极开孔率增加亚微米颗粒物凝并效果下降。仿真结果表明引入悬浮导体电极后,增强了针尖区域内的离子风,增加了单个亚微米颗粒荷元电荷数,颗粒粒径越大荷元电荷数量提升越多;对于0.3μm的颗粒物,引入悬浮导体电极后荷电数量由195e提升至243e,荷电量提升了24%。

关键词：悬浮导体电极单极性电源供电双极性电晕放电亚微米颗粒物静电凝并

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试论茶叶栽培田间管理技术

农村实用技术 2023年第7期 94-95页

作者：彭邦发霍山县佛子岭镇人民政府安徽霍山237200

栽培茶叶能给茶农带来一定的经济收益,带动农村经济发展。但要想确保茶业栽培能够获得高产、稳产,推动茶业种植业的持续稳步发展,还需要深入实际,进一步强化茶树栽培田间管理技术的研究。基于此,本文结合茶叶栽培实践,总结了一些茶叶栽... 详细信息

栽培茶叶能给茶农带来一定的经济收益,带动农村经济发展。但要想确保茶业栽培能够获得高产、稳产,推动茶业种植业的持续稳步发展,还需要深入实际,进一步强化茶树栽培田间管理技术的研究。基于此,本文结合茶叶栽培实践,总结了一些茶叶栽培的田间管理技术措施,以期能对推动茶叶栽培业的健康发展提供一些借鉴与参考。

关键词：茶叶栽培田间管理技术

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霍山黄芽采摘加工技术

安徽农学通报 2012年第15期18卷 155-157页

作者：彭邦发霍山县大化坪镇农技综合服务中心安徽霍山237251

介绍了霍山黄芽鲜叶采摘、手工制作及机械炒制技术。

关键词：霍山黄芽茶叶手工制茶机械制茶

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提高霍山黄芽品质的相关措施分析

中文科技期刊数据库（全文版）农业科学 2023年第1期 116-118页

作者：彭邦发安徽省霍山县佛子岭镇人民政府安徽六安237200

近年来,霍山黄芽从茶园发展、优良品种选择、采摘和加工技术等各方面都有了一定程度的发展,茶叶品质得到大幅提高。结合生产实际,从鲜叶质量要素、鲜叶质量指标、鲜叶采摘基本要求、鲜叶处理等方面总结了提高鲜叶质量及采摘保管规范的... 详细信息

近年来,霍山黄芽从茶园发展、优良品种选择、采摘和加工技术等各方面都有了一定程度的发展,茶叶品质得到大幅提高。结合生产实际,从鲜叶质量要素、鲜叶质量指标、鲜叶采摘基本要求、鲜叶处理等方面总结了提高鲜叶质量及采摘保管规范的相关措施;提出杀青、理条、初烘、摊凉、足烘、拣剔复火等各道工序技术要点及注意事项。

关键词：霍山黄芽鲜叶品质制茶工序

三电极脉冲沿面介质阻挡放电等离子体特性及除冰研究

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中国电机工程学报 2023年第19期43卷 7737-7748页

作者：彭邦发姜楠王方圆商克峰鲁娜李杰吴彦大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

风力发电机和飞机在低温潮湿环境下运行时存在表面覆冰问题,进而影响装备的正常工作,严重时甚至危害人身财产安全。已有文献发现两电极沿面介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)在除冰方面有潜在的应用前景,但仍存... 详细信息

风力发电机和飞机在低温潮湿环境下运行时存在表面覆冰问题,进而影响装备的正常工作,严重时甚至危害人身财产安全。已有文献发现两电极沿面介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)在除冰方面有潜在的应用前景,但仍存在温升小和效率低等问题。为有效提高SDBD表面温度和除冰效率,该文将一接地电极安装在高压电极同侧,构成三电极SDBD结构,研究三电极脉冲SDBD等离子体特性及除冰过程与效果。结果表明:在相同的放电条件下,与两电极脉冲SDBD相比,三电极脉冲SDBD在放电能量、表面温度、发射光谱强度和除冰效果等方面表现出更为优异的能力。在20kV脉冲电压作用下,13mm间隙的三电极SDBD比两电极SDBD的放电能量增加了约1.95倍,最高温度提高了8℃。数值模拟结果也进一步表明:通过脉冲快速加热,三电极SDBD温升范围广和热量空间分布均匀,在除冰方面有很大的潜力。研究结果可为脉冲放电等离子体除冰及相关应用提供参考。

关键词：三电极脉冲SDBD 两电极脉冲SDBD 等离子体特性热效应除冰

平行磁场对脉冲针–板介质阻挡放电物理化学特性的影响

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中国电机工程学报 2023年第3期43卷 1231-1240页

作者：姜楠孙赟彭邦发钱玉芬李杰商克峰鲁娜吴彦大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

为在大气压下产生高强度的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体,该文利用永磁铁产生平行于电场方向的磁场,用于增强纳秒脉冲针–板DBD等离子体的物理化学活性,并探究不同脉冲参数下磁场对等离子体特性的影响规律和... 详细信息

为在大气压下产生高强度的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体,该文利用永磁铁产生平行于电场方向的磁场,用于增强纳秒脉冲针–板DBD等离子体的物理化学活性,并探究不同脉冲参数下磁场对等离子体特性的影响规律和机制。考察平行磁场辅助脉冲针–板DBD等离子体的动态演化特性,并从电学、光学和臭氧生成特性等方面研究了脉冲电压幅值、上升沿时间和下降沿时间等参数对平行磁场辅助脉冲针–板DBD特性的影响规律。实验结果表明:平行磁场通过磁化电子改变DBD等离子体特性;施加平行磁场后,针–板DBD中空间流光放电及介质表面流光放电强度增强;不同脉冲放电参数下,施加平行磁场对放电强度及臭氧产量均显示出增强效果,在短脉冲上升沿时间条件下平行磁场的增强效果尤为显著。

关键词：脉冲介质阻挡放电平行磁场等离子体物理化学特性脉冲上升沿时间脉冲下降沿时间

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