外界气流扰动大气压直流辉光放电特性与机理的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:szlsh88
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大气压低温等离子体凭借其低温与非平衡特性,以及无需真空装置的优势,已被广泛用于薄膜沉积、表面改性、生物医学、臭氧生成和污染治理等领域。直流辉光放电是产生低温等离子体的一种常见方法。在实际应用中,人们采用外加气流或磁场等一些扰动因素改善等离子体的产生性能,比如增强等离子体的化学活性和增大等离子体的体积,以此提高等离子体发生器的工作效率。本文利用一维自洽流体模型理论研究在氩气或氦气中,纵向气流对大气压直流辉光放电特性的影响。  首先,基于一维自洽流体模型研究了大气压纵向氩气流中直流辉光放电的特征。结果发现,在不同流速的氩气流作用下,带电粒子的动态特性有显著的差别。正向气流使得正柱区和负辉区内带电粒子数密度减小,甚至使负辉区消失。反向气流可以增大正柱区和负辉区内的粒子数密度。这是因为气流引起的对流可以作为外加的输运机制来影响带电粒子的运输,具体的影响方式各不相同,需要通过比较气流流速和离子迁移速度来确定。  其次,采用一维自洽流体模型理论研究了大气压纵向氦气流中直流辉光放电的特征。仿真结果表明在不同的氦气流速下,带电粒子呈现出不同的动力学行为,并伴随着空间放电结构的变化。正向氦气流使得正柱区和负辉区中带电粒子数密度减小;而反向氦气流使得负辉区中带电粒子数密度增加。该现象缘于正反向氦气流与离子迁移速度存在不同的差异,进而气流引起的对流会以不同的方式影响粒子的输运。  等离子体粒子数密度的增加表明化学活性的增强。该研究结果对在实际应用中通过控制气体流速,提高等离子体的化学活性和工作效率具有重要的指导意义。
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