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高电压技术 2011年第6期37卷 1505-1511页

作者：章程邵涛于洋姜慧许家雨严萍中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100039 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190

由于重复频率窄脉冲气体放电具有的高过电压倍数,能够稳定地激励大气压空气等离子体,近年来受到了广泛关注。为此,利用上升沿15ns、半高宽30～40ns的负极性ns脉冲激励大气压管-板电极结构空气放电,通过电压电流测量,放电图像拍摄和X射... 详细信息

由于重复频率窄脉冲气体放电具有的高过电压倍数,能够稳定地激励大气压空气等离子体,近年来受到了广泛关注。为此,利用上升沿15ns、半高宽30～40ns的负极性ns脉冲激励大气压管-板电极结构空气放电,通过电压电流测量,放电图像拍摄和X射线探测研究了ns脉冲气体放电模式和X射线辐射特性。结果表明,ns脉冲放电存在电晕、弥散和丝状3种模式,各模式及其转换与气隙距离相关。放电中测得的X射线辐射能量主要集中在30～90keV。

关键词： ns脉冲重复频率放电特性放电图像放电模式 X射线

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低气压氩气空心阴极放电自脉冲特性

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高电压技术 2012年第7期38卷 1655-1660页

作者：何寿杰欧阳吉庭何锋刘志强河北大学物理科学与技术学院保定071002 北京理工大学物理学院北京100081

为了进一步提高空心阴极放电的稳定性,揭示空心阴极放电自脉冲现象的形成机理,利用柱型空心阴极放电装置,在低气压氩气环境下研究了空心阴极放电的自脉冲现象。测量得到了放电的伏安特性曲线、放电发光图像、自脉冲电流和电压的时间演... 详细信息

为了进一步提高空心阴极放电的稳定性,揭示空心阴极放电自脉冲现象的形成机理,利用柱型空心阴极放电装置,在低气压氩气环境下研究了空心阴极放电的自脉冲现象。测量得到了放电的伏安特性曲线、放电发光图像、自脉冲电流和电压的时间演化特性,以及气压、电流、外部限流电阻等对自脉冲的影响。研究结果表明,自脉冲放电出现在空心阴极放电的负阻特性阶段,并具有稳定的频率(几kHz到几十kHz);自脉冲的形成时间<10μs,而衰减时间为几十μs,其频率随平均电流的增加而线性增大。此外,外部串联限流电阻对自脉冲产生范围有重要影响,随着外加电阻值的升高,能够产生自脉冲的上限平均电流升高,下限平均电流降低,但是不会对自脉冲产生机理产生影响。

关键词：空心阴极放电自脉冲伏安特性放电图像脉冲频率外部电阻

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超声速气流下纳秒脉冲放电实验研究

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科学技术与工程 2013年第35期21卷 10435-10440页

作者：张杨张百灵李益文阳鹏宇空军工程大学等离子体动力学重点实验室西安710038

磁流体动力技术的应用可以革命性地提升高超声速飞行器的性能;其应用的前提是超声速气流具有一定的电导率。分析表明冷态高超声速气流的电离必须考虑采用非平衡电离方式。设计吸气式Ma3的超声速风洞,采用纳秒脉冲电离方式电离气体,研究... 详细信息

磁流体动力技术的应用可以革命性地提升高超声速飞行器的性能;其应用的前提是超声速气流具有一定的电导率。分析表明冷态高超声速气流的电离必须考虑采用非平衡电离方式。设计吸气式Ma3的超声速风洞,采用纳秒脉冲电离方式电离气体,研究了静止条件下和Ma3气流下等离子体的空间放电特性。实验结果表明:超声速气流下的放电的击穿电压约为2.88 kV,高于静止条件下的1.85 kV;当正向峰值电压约为4 kV时,超声速气流下单次脉冲放电过程中注入流场的能量约为15.6 mJ;高于静止条件下的8.58 mJ;超声速气流下的放电较为稳定,且频率越高,放电越均匀。随着放电电压的升高,放电呈现明显的丝状。超声速气流下要实现空间均匀等离子的产生,需要较低的气压以及高性能的纳秒脉冲电源。

关键词：磁流体动力技术纳秒脉冲放电超声速气流等离子体放电图像

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大气压氩非平衡等离子体射流特性的实验研究

大气压氩非平衡等离子体射流特性的实验研究

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作者：王琼芳华中科技大学

学位级别：硕士

大气压氩非平衡等离子体射流是在气体流动和电场作用下使放电区产生的非平衡等离子体从喷管喷出，在无边界约束的周围大气环境中形成定向的流动。虽然目前对大气压非平衡等离子射流研究上已取得一些成果，但是由于电源特性，装置结构，... 详细信息

大气压氩非平衡等离子体射流是在气体流动和电场作用下使放电区产生的非平衡等离子体从喷管喷出，在无边界约束的周围大气环境中形成定向的流动。虽然目前对大气压非平衡等离子射流研究上已取得一些成果，但是由于电源特性，装置结构，放电模式等的不同，产生的大气压非平衡等离子体射流的特性不尽相同。因此，在统一实验环境下对大气压非平衡等离子体射流的特性的研究十分有必要，对大气压射流放电理论的丰富和应用研究的发展，都具有重要意义。本文以大气压放电下的非平衡等离子体射流为重点，设计一种能在纳秒脉冲激励或高频交流电源激励下产生大气压非平衡等离子体射流源装置。从激励电源，放电结构，电源参数和气体参数方面，开展了一系列大气压非平衡等离子体射流放电特性和光谱特性实验。比较了不同放电参数下射流放电特性和光谱特性的差异。结合实验结果，从激励源、放电电场和气体参数角度探究大气压氩非平衡等离子体射流特性的影响机制，对并射流的传播过程和机理进行了相应的分析和总结。实验结果表明：1）虽然纳秒脉冲电源下的射流中活性粒子数较少，但在提高电源频率和脉冲宽度基础上，利用纳秒脉冲电源激励产生大气压非平衡等离子体射流的优势更明显，应用前景更广阔;2）无论是电晕放电还是介质阻挡放电，放电模式对于射流特性没有很大影响;3）电场和气流场是影响射流传播的两大关键因素，电场决定了射流的传播行为，气体流场决定了射流能否产生及射流传播时的路径。

关键词：非平衡等离子体射流纳秒脉冲高频交流放电图像光谱

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纳秒脉冲点火系统开发及等离子体放电特性研究

纳秒脉冲点火系统开发及等离子体放电特性研究

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作者：廖祎天津大学

学位级别：硕士

纳秒脉冲等离子体点火是扩大汽油机稀燃极限和提高其热效率的一种方式。为了开展汽油机高压空气环境下纳秒脉冲放电特性研究,本文基于磁脉冲压缩原理和脉冲变压器技术,并利用Pspice软件仿真研究了纳秒脉冲点火系统中元件参数对点火系统... 详细信息

纳秒脉冲等离子体点火是扩大汽油机稀燃极限和提高其热效率的一种方式。为了开展汽油机高压空气环境下纳秒脉冲放电特性研究,本文基于磁脉冲压缩原理和脉冲变压器技术,并利用Pspice软件仿真研究了纳秒脉冲点火系统中元件参数对点火系统次级输出参数的影响。在此基础上,开发了一套纳秒脉冲点火系统,并借助于纹影成像和高速摄影方法,在定容弹内研究了不同试验条件下,纳秒脉冲等离子体放电发展过程中的电和图像信息。纳秒脉冲点火系统的仿真研究结果表明,脉冲点火系统中储能电容的增大和次级高压电容的减小,都会使次级各节点电压峰值增大。但储能电容越大,脉冲变压器磁芯饱和时间越长;次级高压电容越小,脉冲变压器磁芯饱和时间则越短。减小次级高压电容,输出负载上的脉冲上升沿和下降沿会缩短,脉冲被更好地压缩,但下降沿的减小会使得能量传输效率降低。脉冲变压器磁芯初始磁导率越大、矩形比越高,其达到饱和的时间越短,变压器初、次级能量耦合时间缩短,输出负载上脉冲电压峰值会降低。纳秒脉冲等离子体放电特性研究结果表明,空气压力低于0.6MPa时,单脉冲纳秒等离子体放电会诱发冲击波的产生,冲击波的平均传播速度随空气压力的增大而增大,空气压力越高,等离子放电电弧越明亮,放电能量越高,放电粒子云团面积也越大,但由于粒子数密度更高,粒子云团扩散速率减缓。在0.6MPa空气压力下,粒子云团面积随着放电间隙的增大而增大,而放电间隙越大时,扩散空间增大,间隙内粒子数更多,粒子云团消散的越快。脉冲重复频率为10k Hz-40k Hz的范围内,连续脉冲中起始脉冲的最大电压明显高于后续脉冲,且脉冲重复频率越高,放电电压越小,圆柱形中心电极火花塞间隙内的连续脉冲放电区移动范围越小,同时,在相同时刻下,粒子云团面积越大。在0.45MPa空气压力下,相比于圆柱形中心电极火花塞,圆锥形中心电极火花塞间隙内空间电荷密度增加,气体电离率增加,击穿电压升高,但圆锥形中心电极火花塞间隙内的粒子云团扩散的阻碍也更小,在同一时刻下,圆锥形中心电极火花塞间隙内粒子云团的扩散速度更快,扩散范围更广。

关键词：纳秒高压脉冲等离子体脉冲重复频率电极结构放电图像

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