两种电极结构等离子体发生器的静态电场计算

鉴于高气压下的沿面介质阻挡放电发生器在工业应用以及等离子体电磁屏蔽技术领域的重要应用前景,在梳状电极结构的沿面介质阻挡放电发生器基础上设计了两种电极结构的等离子体发生器,并通过边界元方法得到两种结构类型沿面放电发生器的静态场强分布。从计算结果来看,相比较于梳状电极结构的沿面放电发生器,改进后的放电发生器在空间的分布更有利于在高气压下产生较厚的等离子体层。实验结果表明:这两种结构形式的发生器放电效果明显优于梳状电极结构的发生器。     

气液滑动弧放电降解4-氯酚溶液的研究

用10kV高压产生直接与废水接触的气液滑动弧放电非平衡等离子体降解水中4-氯酚。实验研究表明:由于液滴的存在改变了电极间的介电常数和局部电场,气液滑动弧放电的电压波形比纯气流滑动弧放电更加不规则,起弧电压更低:从溶液COD降解效果来看,当不锈钢作为电极材料时, 4-氯酚降解效果比铝和铜电极材料好;当空气作为载气时,经过76min的等离子体处理,溶液的COD值由1679.2mg／L降到190mg／L,相当于COD降解率为88．68％;增大气液混合比能够提高4-氯酚的降解效果;同时检测了H2O2和O3的生成量和溶液pH、电导率的变化。     

滑动弧等离子体在废水处理应用中的研究进展

滑动弧放电是一种可在常压下产生非平衡等离子体的新型低温等离子体技术。通常在2或3个及更多的电极间形成电弧,在电弧区形成热或冷的等离子体。为比较完整地了解滑动弧放电在水处理方面的进展,综述了滑动弧放电在水处理方面的文献。阐述了滑动弧放电等离子产生的基本原理及处理废水的机理;介绍了滑动弧放电等离子体处理废水的两种装置及其优缺点;分析了水处理过程中产生的活性离子种类、检测方法及研究现状;介绍了目前滑动弧放电等离子处理废水的现状;最后展望了滑动弧等离子处理废水的前景。     

介质阻挡放电等离子体射流装置的实验研究

基于介质阻挡放电的形式,设计并制作了两种等离子体射流装置:一种内电极裸露;另一种内电极覆盖有石英玻璃。笔者对两种不同电极等离子体射流装置的特性进行了测量。在中频正弦电源通入Ar的情况下,测量了放电的李萨如(Lissajous)图、放电的图像和放电的光谱图;并且分别由放电的Lissajous图和光谱图,计算得到了放电的功率和电子激发温度。实验结果表明:在外施电压保持不变的情况下,气流对于放电的功率和电子的温度几乎没有影响;通过对比两种射流装置的电学和光学特性发现,与内电极覆盖有石英玻璃的等离子体射流装置相比,内电极裸露的情况下,其放电的功率和电子激发温度均比较大。     

平板型与同轴型等离子体发生器射频大气压辉光放电特性分析

为了深入理解不同的等离子体发生器几何结构对其放电特性的影响规律,采用一维流体模型对平板型和同轴型两种不同结构等离子体发生器的放电特性进行了数值模拟研究,并对放电图像采用可见光图像处理技术进行了分析。数值模拟结果表明,平板型等离子体发生器所产生的等离子体主要参数(如电子温度和活性粒子浓度等)关于两电极中间平面对称,而同轴型等离子体发生器所产生的等离子体主要参数则呈现出非对称的分布规律,这与放电图像灰度值的空间分布规律定性一致。通过对等离子体中化学反应动力学过程的分析可知,不同结构发生器所对应的等离子体主要参数的空间分布规律依赖于不同电极结构所导致的放电区电场强度的空间分布。     

常压空气中大间隙介质阻挡放电特性

常压空气中大间隙介质阻挡放电是一种低成本的等离子体产生方法。为此,研究了采用针-板介质阻挡放电(DBD)装置和光电倍增管对常压空气中大间隙介质阻挡放电的特性。结果表明,随着外加电压的变化,存在电晕放电和等离子体羽放电2种放电模式。电晕放电发生在针尖处很小的区域,而等离子体羽放电发生在针-板电极间的较大区域,且等离子体羽长度随外加电压呈阶段性变化。对等离子体羽不同位置的发光信号进行了空间分辨测量,发现针尖附近为连续放电,而远离针尖处为等离子体子弹放电。每次放电等离子体长度随电压峰值的增长关系与每个脉冲的起始电压随外加电压峰值的变化关系一致。     

几种毛细管等离子体电弧起弧方法与比较

介绍了高压击穿法、多极触发法、熔丝熔爆法、活塞起弧法 4种毛细管等离子体电弧的工作原理及各自特点 :高压击穿法利用分级供电脉冲电源技术实现了电源小型化 ;多极触发法利用同轴结构优势 ,中间电极担当触发和开关角色 ,主放电回路起放大作用 ;熔丝熔爆法在两电极之间用金属线或箔连接 ,起弧电压低 ,易于起弧 ;活塞起弧法利用活动电极充当回路开关 ,电源所需电压较低。除熔丝熔爆法外 ,其它 3种方法都可重复使用 ,使用时根据需要选择。比较而言 ,多极触发起弧法可控性和重复性都较好 ,用途广泛     

纳秒脉冲表面放电等离子体影响因素的实验研究

在大气环境条件下,以环氧为介质阻挡材料,基于单极性ns脉冲电源进行了表面介质阻挡放电实验,研究了电压幅值、电极宽度、电极间距和重复频率对放电等离子体的影响。结果表明ns脉冲表面介质阻挡放电是丝状放电,放电发生在电压脉冲的上升沿阶段;放电电流主要包括两部分脉冲,与放电丝分布的均匀性有着一定的内在关系,外加电压对放电的均匀性以及产生等离子体的长度起作用;电极宽度和间距对放电电流和产生等离子体的发光强度影响不大,电极宽度和间距越小,放电丝分布越均匀,电极宽度存在一个最优值,使得激励器的放电稳定且产生等离子体相对均匀;脉冲重复频率仅对等离子体强度起作用,对放电特性的影响较复杂,不同电极参数下这些影响与放电丝的分布状态有关。     

电流体动力等离子体发生器的能量转化效率分析及其优化设计

为对电流体动力（EHD）等离子体发生器进行性能优化,提高能量转化效率,使用石英和聚四氟乙烯作为介质板,通过实验测量了等离子体发生器的能量消耗和产生的气流速度随背面电极宽度、电极水平间距、电源电压和频率以及放电状态等的变化曲线,用气流速度与单位长度能量消耗的比值对发生器能量转化效率进行衡量。结果表明,等离子体发生器背面电...     

微波液相放电等离子体的产生方法及形成机理

为研发新型微波液相放电技术,探究电极匹配理论及微波液相放电等离子体的形成机理,采用微波匹配理论设计了一种新型微波液相放电系统,利用网络分析仪来检测放电电极结构发生变化时的驻波比变化情况;对放电电极进行正置与侧置,通过图像分析研究了气泡走向对放电特性的影响;基于微波液相放电形成机理,采用气泡击穿理论研究了温度对气泡及放电特性的影响。结果表明,影响放电电极匹配的主要参数为内外导体的尺寸、内外导体间介质的相对介电常数以及电极所处溶液的相对介电常数。放电过程中,气泡的走向对等离子体的产生区域有着重大影响,微波液相放电过程实际上是电极内导体尖端气泡被强电场击穿的过程。此外,随着温度的升高,放电前所产生的气泡逐渐增大,起始功率呈减小趋势,放电等离子体区域出现先增大后减小的现象。     

水中脉冲电晕放电的声学特性研究

为研究水中脉冲电晕放电的声学特性,由水听器测量了放电产生的压力信号,在以放电电极为圆心、电极到水听器的距离为半径的球面对压力信号积分,得到放电的声能和放电的声效率;利用快速傅立叶变换(FFT)得到同轴电极下电晕放电的频谱分布;比较尖—尖电极下电弧放电晕放电的频谱发现电晕放电声信号的主频比电弧放电的高。     

三峡工程水轮发电机组灭磁方案研究

三峡水轮发电机组单机达700MW，是目前世界上最大的水轮发电机组，采用传统的直流灭磁方式，其灭磁开关及碳化硅(SiC）灭磷电阻在国际市场上的生产厂家越来越少，备品比较困难，尽管灭磁开关采用8断口串联、超大型结构，但误强励时仍不能保证足够的孤压，断口存在不同期性、跳跃问题。交流侧的真空开关不能保证可靠灭磁，灭磁元件采用的进口SiC电阻阀片没有国家标准和成熟的试验方法、价格较高。推荐三峡机组采用结构简单、维护量小、可靠性高的交流电压灭磁加熔丝换流后备灭磁的方案。该方案用交流电压灭磁新理论和在300MW机组运行5a多证明的成熟技术、市场普及的小型开关、国产氧化锌(ZnO)灭磁电阻元件解决上述问题。     

两间隙毛细管等离子体发生器触发放电数值模拟

两间隙毛细管等离子体发生器利用触发间隙放电产生等离子体射流连通主放电间隙,引发主放电形成高温等离子体射流。建立一个一维流体模型对两间隙毛细管触发放电进行模拟,对考虑管壁烧蚀和不考虑管壁烧蚀条件下的触发放电的特性进行计算,分析触发放电过程对主间隙击穿的影响。由于管壁烧蚀补充毛细管内由于开口端流出的质量损失,因此在放电期间毛细管内的气体压强、流速和温度基本保持稳定状态;管壁烧蚀降低了放电时毛细管内的气体温度,但加快了高温区向毛细管开口端的传播速度,因而缩短了主间隙的击穿时延。     

大气压反常辉光放电特性

为研究大气压反常辉光放电的特性,用50 Hz交流电驱动1:500的高压变压器产生稳定的大气反常辉光放电,并利用示波器对其作了测量。维持稳态放电的典型参数为电压400~850 V,电流60~110 mA,其伏安特性曲线表明放电处于反常辉光区。当放电的原始驱动电动势取为余弦波形时,放电端电压呈方波形,放电电流呈正弦波形。对放电过程的电路分析表明,高压变压器次级线圈固有的高感抗产生的负反馈避免了放电进入弧光区,由于电路的感抗特性,余弦电动势驱动了正弦形放电电流。而等离子体电阻对放电电流的非线性响应使得放电端电压呈近似方波形。估算得到放电通道中电子平均温度和电子密度分别为2.73 eV和3.45μm-3。用热电偶测得等离子气体温度为700~900 K。该种等离子体相对于其它冷等离子体具有较高的等离子体气体温度和能量密度,更适宜于一些化学气相反应。     

A Study of Mutual Coupling between Vertical Grounding Electrodes

This paper investigates the mutual grounding impedance between vertical grounding electrodes based on field measurements and FDTD simulations. In the case of vertical electrodes, the mutual impedance between the electrodes is almost completely independent of the electrode length, and thus the induced voltage is nearly constant as the electrode length becomes longer. This characteristic is different from that of an overhead conductor, where the electromagnetic‐induced voltage is proportional to the conductor length. The greater the separation distance between the electrodes, the smaller the induced voltage, as in the case of an overhead conductor. The propagation speed increases as the separation increases. It is found that the speed is not necessarily proportional to the inverse of the relative permittivity of the earth.     

Influences of gas density depletion on high‐pressure,pulsed‐glow discharge

High‐pressure, pulsed glow discharge has been studied for the excitation discharge in TEA gas lasers. Various instabilities occur in the subsequent discharge, which induce the arc and collapse for the highly repetitive operation. In this paper, the influences of the gas density depletion on the high‐pressure, pulsed glow discharge have been investigated, eliminating the other instabilities such as shock waves, residual ions, discharge products, and electrode heating. The gas density depletion was produced by utilizing a subsonic flow between the curved electrodes. The comparison has been made on the discharge occurring in the presence of the gas density depletion with that by the double‐pulse experiment in a stable gas. The big gas density nonuniformity tends to cause the arc without the shocks, ions, discharge products, and electrode heating. The transition from glow to arc discharge discontinuously occurs with respect to the gas density depletion. On the other hand, the second discharge in the double‐pulse experiment becomes an arc in much smaller gas density nonuniformity, and the transition from glow to arc occurs gradually. The arc discharge might be driven by some factors other than the gas density depletion. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(4): 9–16, 2000     

大气压氩等离子体射流特性

为了在大气压下获得均匀、稳定且具有较大体积的氩气介质阻挡放电等离子体射流,提出了一种新的同轴型具有螺纹型内电极结构的等离子体发生器结构设计,在大气压开放环境下获得了均匀稳定的类辉光氩气介质阻挡放电等离子体射流。实验和初步的零维数值模拟结果表明:在所研究的工作参数范围内,放电随外加电压的增加可工作于初始放电阶段、过渡阶段、稳定放电和不稳定放电阶段;在稳定放电模式下,均匀弥散的类辉光放电可充满内径为8.9mm的玻璃管,发射光谱测量结果表明在等离子体射流区含有多种化学活性粒子;数值计算和实验测量所估算的等离子体射流长度基本一致(可为30mm以上),且等离子体射流发射光谱强度的轴向分布与其中亚稳态粒子的退激发过程相关。     

二维交流滑动弧放电物理参数分析

笔者对刀片式交流滑动弧放电过程进行了系统的分析,考察了进气流量、电极间距等因素对放电电压、电流、放电功率、对流换热等物理参数的影响.实验结果表明:当流量较低,如0.9 L/min时,放电电压随着弧长增加呈现二次曲线增长;当流量提高,超过10 L/min时,放电电压在电弧较短区域变得紊乱.放电功率随着气流量的增加.先线性...     

Numerical performance simulation of frozen helium plasma disk MHD generator

MHD electrical power generation with frozen helium plasma (FHP) is examined numerically. The FHP can be initiated by preionized helium without the alkali metal seed at the generator inlet. Since the three‐body recombination coefficient of helium ions is low at electron temperatures above 5000 K, the ionization degree can be kept almost constant in the entire region of the generator channel. The r?θ two‐dimensional numerical results show that the performance of the FHP MHD generator is comparable to that of the seeded plasma MHD generator, if the additional power consumed to preionization is ignored. In the FHP MHD generator, the ionization degree at the inlet should be controlled precisely, as well as the seed fraction in the seeded plasma MHD generator. Under an adequate inlet ionization degree for sustaining the FHP plasma, the plasma maintains the uniform structure. On the other hand, a slightly excess ionization degree causes a strong Lorentz force in the upstream region of the generator, deteriorating the generator performance. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 140(3): 26–33, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10030