阵列式等离子体射流特性的研究
一种大气压放电氦等离子体射流的实验研究_江南

是一个共面的沿面 放 电 结 构, 但是电极间距比传统 的沿面放电大得多 . 我 们 首 先 对 放 电 的 基 本 情 况 进 行了一些测试 . 图 2 是对应于小 、 中、 大三个不同电压条件下放 电所拍摄的典型的 数 码 照 片 . 为 了 更 好 地 观 察 放 电 辉光的情况, 我们采 用 了 2 cm 宽 的 电 极, 电极间距 高 压 电 极 置 于 气 流 的 下 游, 电极边缘距 仍为 3 cm , 石英管出口 1 cm ,He 气 流 量 150 L / h 从 图 的 右 边 流入左 边 流 出, 各照片对应的外加电压在图注中 给出 .
的 电 极 参 数 一 致:电 极 宽 度 5 cm , 电极间距 3
3. 实验结果与讨论
3. 1. 共轴型 DBD 放电的特点 DBD 主要分为两种 类 型, 即空间放电型和沿面 放电型 . 这 两 种 类 型 的 放 电 都 已 获 得 了 广 泛 的 研 20 ] . 将图 1 所 究, 其中典型 的 例 子 可 以 参 考 文 献[ 示的共轴 DBD 结构沿圆周展开成平面, 则可以看作
第 59 卷 第 5 期 2010 年 5 月 10003290 /2010 /59 ( 05 ) /332407
物
理
学
报
ACTA PHYSICA SINICA
Vol. 59 , No. 5 , May , 2010 2010 Chin. Phys. Soc.
一种大气压放电氦等离子体射流的实验研究
[ 15 ] 4) , 而 Kedzierski 等 沿轴 向 拍 摄 的 射 流 的 照 片 有
一与石英管 内 壁 对 应 的 环 形 亮 圈 . 另 一 方 面, 由介 质表面电 荷 组 成 的 等 离 子 体 的 阻 抗 比 气 体 等 离 子 因此其 流 注 的 传 输 速 度 比 空 气 中 流 注 体的阻抗大, 的速度小 . 由图 3 ( a ) 中的数据可以估算石英管中的
周期性热流下受限阵列射流沸腾特性的实验研究

Boiling characteristics of confined jet array impingement
under periodical heat f lux
Zhan Kejing Cui Fulong Hong Fangjun Chen Gang
( School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China) (。Shanghai Satellite Engineering Research Institute,Shanghai 201109,China)
度 ,"-3热 流 密度在 沸腾起 始 热流 密度 附近 时 ,加 热 结束 时对 冲 区的温度 相 比 于恒热流 密度 时有 较 大幅
度 的 增 加 。
关 键 词 :阵 列 射 流 周 期 热 流 沸 腾 压 力 波 动
中 图 分 类 号 :TK124
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1000—6516(2018)01—0006—07
tained:(1)In single phase heat transfer regime with a constant heat flux,the temperature at the region of wall—jet collision is obviously higher than that in the stagnation zone,and this temperature difference increa— ses with heat f lux,but then decreases abruptly once the steady local boiling achieved in the wall—jet collision region,and even become minus at very high heat fluxes;(2)in the boiling regime,the spectral analysis of the outlet pressure fluctuation agrees well with the periodical bubble generation and condensation;(3)the
大气压冷等离子体射流试验研究

附件2论文中英文摘要格式作者姓名:聂秋月论文题目:大气压冷等离子体射流实验研究作者简介:聂秋月,女,1982年9月出生,2005年9月师从于大连理工大学王德真教授,于2010年6月获博士学位。
中文摘要大气压冷等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一。
其等离子体空间富集的离子、电子、激发态原子、分子及自由基等都是活泼的反应性物种,这些活性粒子数量大、种类多、活性强,易于和所接触的材料表面发生反应, 因此在材料表面处理方面有许多重要应用。
和传统方法相比, 大气压冷等离子体射流表面处理具有操作简单快捷、成本低廉、无废弃物、无污染等显著优点,无论在传统的材料制造、加工和改性等应用领域,还是在新兴的生物医学工程、环境工程、等离子体化工等领域都表现出了良好的应用前景,特别是在温度敏感材料(如生物材料)、复杂形状工件等的表面处理方面,更是显示出了独特的技术优势。
发展等离子体源、诊断等离子体参数、研究等离子体产生与发展的基本物理过程一直都是等离子体科学与技术研究中的重要方向。
本文以大气压冷等离子体射流为重点,开展了以下工作:1.发展了一种毫米量级毛细管针-环电极大气压冷等离子体射流装置,通过考察其电学、光学特性,研究了放电发展过程及等离子体性质。
结果表明:由于在电极设计上采用了曲率较大的毛细管针电极,因此在功率电极附近易于产生较强电场,可明显降低等离子体射流产生及维持电压;此外,由于环电极的引入,放电区间将同时存在两种不同的放电模式(即毛细管针电极尖端附近发生的放电以及毛细管针电极和接地环电极之间发生的介质阻挡放电),与此同时,在下游端环电极的作用下,放电区将形成一个纵向电场,更利于将放电区产生的等离子体引出,形成等离子体射流。
与传统的毛细管针电极射流装置及单环电极射流装置相比,该混合型结构可有效降低射流源工作电压,增强放电强度,提高活性粒子数量。
等离子体阵列对电磁波反射的影响_曾杰_时家明_刘洋_李志刚

摘要 等离子体对电磁波会产生反射,利用矢量网络分析仪设计了微波反射测试系统,研究了电磁波正入射等离子体阵
列时,电磁波极化方向、电子密度、柱间距等因素对电磁波反射的影响。结果表明本文设计的等离子体阵列与电磁波相互作
Abstract Here,we experimentally addressed the reflection of a normally incident electromagnetic ( EM) wave from a lab-built plasma tube array. The influence of the realistic situation,including but not limited to the EM polarization vector,electron density in and column spacing of the plasma tube array,on the reflection was qualitatively investigated with a vector network analyzer. The results show that the EM polarization vector,EM frequency,electron density and column spacing all have a major impact on the reflection. To be specific,the plasma tube array strongly reflected EM wave in 2 ~ 9 GHz range but significantly attenuated the EM wave in 9 ~ 18 GHz range; and the reflection of TM mode was observed to be stronger than that of TE mode. In addition,a simultaneous increase of the electron density and a decrease of the column spacing enhanced the reflection.
等离子体合成射流主动流动控制风洞实验研究

流下进行了流动控制实验研究[11,23,30]。 在低速流动控制研究中,法国 ONERA 的 Caruana[35]
通过实验表明,多个等离子体合成射流可有效减小 NACA0015 机翼尾缘的流动分离和阻力。厦门大学刘 汝兵等人研制出了多种新型火花放电等离子体射流激 励器[31-32],并进行了机翼的气动力矩控制实验[33]。实 验结果表明,在低速条件下,新型的射流激励器能够有 效控制直机翼的气动力矩,特别是对滚转力矩的控制。 空军工程大学李洋等[35]以高升力翼型为载体,在翼型 前缘施加等离子体合成射流,可以有效抑制流动分离。 上述工作主要研究了等离子体合成射流对模型的气动 力和气动力矩的作用,但对产生这种作用的物理微观机 制还缺乏研究。
近十几年来,美国约翰霍普金斯大学[1-6]、伊利诺 伊州立大学[7-8]、佛罗里达州立大学[9-11]、罗里达农工 大学[5-6]、新泽西州立大学[10-11]、韩国 Ulsan 大学[12]、 法国图卢兹大学及宇航研究中心[13-15]、意大利那不勒 斯费德里克二世大学[16]、荷兰代尔夫特理工大学[17]及 南京航空航天大学[18-21]、空军工程大学[22-25]、国防科技 大学[26-30]、厦门大学[31-33]、中航工业空气动力研究院 [34-35]等单位相继开展了火花放电等离子体合成射流的 理论分析、粒子图像测速法(particle image velocimetry, PIV)、纹影或动态压力测量实验及数值模拟研究,并 已经应用火花放电等离子体合成射流在高速和低速来
增加会减弱射流流动控制能力;加载电压幅值的影响较小;在一定范围内提高占空比(5%~15%),可增强射流的流
动控制能力;在一定攻角范围内(0~19°),烟流流动显示结果与 PIV 测量所得的规律相似,在小攻角下,等离
大气压射流等离子体放电特性及其灭菌效果

第22卷第12期2010年12月强激光与粒子束H I G H PO W E R L A S E R A N D P A R T I C I。
E B E A M SV01.22,N o.12D ec.,2010文章编号:1001—4322(2010)12-2984—05大气压射流等离子体放电特性及其灭菌效果。
刘文正,严伟,郝宇狮(北京交通大学电气工程学院,北京100044)摘要:介绍了一种同轴电极的射流等离子体发生装置,可以直接在大气中将生成的氦气辉光放电射流等离子体喷出进行杀菌消毒。
无需反应容器和真空系统,并从电压、频率、流速等方面讨论了该同轴等离子体发生器的放电特性。
在稳定的放电条件下,利用实验装置进行了大气压下的等离子体灭菌实验,验证了本装置在等离子体灭菌应用上的可行性和易操作性。
灭菌结果表明:在最初的2m i n内,细菌减小趋势明显,3r ai n后细菌几乎全部消亡。
关键词:大气压辉光放电;同轴介质阻挡放电;射流等离子体;等离子体灭菌中图分类号:0461.2;T M89文献标志码:A do i:10.3788/H PI。
PB20102212.2984长期以来人们一直努力实现大气压下稳定的辉光放电(A PG D)。
由于大气压下空气的击穿场强比较高,容易引起丝状放电,所以通常采用介质阻挡电极(D B D)和使用稀有气体的方法来实现A PG D Ll。
引。
大气压下等离子体的产生不需要昂贵的真空设备,工业应用前景广阔。
近年来,国内外研究者都非常关注在大气压下产生等离子体的特性及应用[3。
4]。
等离子体具有灭菌的功效,作为一种安全、环保的灭菌手段,低温等离子体灭菌正逐渐吸引人们的注意。
目前国内外在大气压辉光放电等离子体消毒灭菌方面的研究方式,主要是采用平行板电极介质阻挡的放电形式,将处理物品放入一个反应容器中,进行抽真空再充人工作气体(如氦气)[5]。
加工过程需要反复取放处理物品,不利于进行高效大规模工业应用。
并联放电等离子体合成射流激励器工作特性

并联放电等离子体合成射流激励器工作特性王林;周岩;罗振兵;夏智勋;邵涛;邓雄【摘要】等离子体合成射流激励器凭借射流速度高、工作频带宽、响应迅速等优势在高速流场主动流动控制领域具有良好的应用前景.为了克服单个激励器控制能力弱、控制范围窄的缺点,开展了并联放电等离子体合成射流激励器的研究,搭建了最多支持三路并联放电的微秒脉冲电源.测试结果表明,电源在空载及负载条件下可以实现1000 Hz稳定放电.随着放电电容的增大,放电电能的提高,等离子体电弧的温度升高,激励器腔体内气体被加热得更剧烈,产生的射流速度增大.随着工作频率的提高,激励器的击穿电压降低,放电电能减小,射流速度减小.通过对触发信号的调制,可以实现每个激励器的独立控制,使得并联式激励器具有更强的流动控制灵活性.试验结果显示,激励器工作相位与触发相位具有较好的对应关系.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】8页(P59-66)【关键词】等离子体合成射流;两电极;主动流动控制;并联式阵列;放电频率;放电电容【作者】王林;周岩;罗振兵;夏智勋;邵涛;邓雄【作者单位】国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;中国科学院电工研究所,北京 100190;国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】V211.3优良的空气动力学特性是实现飞行器性能跨越的必要条件。
研究表明,主动流动控制技术对于改善飞行器的气动力特性具有重要作用,是未来新型飞行器以及发动机气动设计中的关键手段[1-3]。
高超声速是未来飞行器的重要发展方向[4-6],为了实现高超声速条件下的流动控制,需要开发响应时间短、流场控制作用强、工作频带宽的新型高速主动流动控制技术。
等离子物理学中的等离子体振荡现象

等离子物理学中的等离子体振荡现象等离子体振荡是等离子体物理学中的一个重要现象,也是研究等离子体行为的关键之一。
等离子体是由电离的气体或物质中的电子和正离子组成的第四态物质。
等离子体的振荡现象在自然界广泛存在,在太阳和恒星中,离子体云团、等离子体射流以及在地球的电离层中等等。
一、等离子体的特性等离子体在电磁场中具有许多特殊性质。
首先,等离子体是电导体,具有良好的导电性能。
当等离子体暴露在外加电场或磁场中时,电荷会不断地重新排列,导致等离子体内部产生电流。
其次,等离子体是可压缩的,因为电子和正离子之间相互作用力相对较小。
这也意味着等离子体在电磁场中会发生振荡现象。
二、等离子体的振荡特性等离子体振荡是指等离子体在外界扰动或激励下发生的周期性变化。
等离子体振荡具有多种类型,如等离子体波动、等离子体团、自由振荡等。
其中,等离子体波动是最为常见的振荡现象。
1. 等离子体波动等离子体波动是在等离子体中传播的波动现象,可以分为纵向波动和横向波动。
纵向波动是沿等离子体的方向传播的波动,类似于音波在气体中的传播。
横向波动则是在垂直于等离子体方向上传播的波动,类似于光波在介质中的传播。
2. 等离子体团等离子体团是等离子体在外界激励下形成的较为稳定的团簇结构。
在强电场或高温等条件下,等离子体团可以由电子和正离子形成。
这种团簇结构能够存储能量,并且具有较强的自发辐射能力。
等离子体团在等离子体与固体表面相互作用时,还能产生等离子体束流,具有很高的应用价值。
3. 自由振荡自由振荡是在没有外界扰动情况下,等离子体内部的电子和正离子之间产生的周期性变化。
这种振荡是等离子体固有的特性,也是等离子体中能量传递的重要方式。
自由振荡频率与等离子体的密度、温度和电荷状态有关。
三、等离子体振荡的应用等离子体振荡现象具有广泛的应用领域。
例如,在聚变研究中,等离子体振荡现象对于维持等离子体的稳定状态至关重要,这是实现聚变反应的核心环节。
另外,等离子体振荡还可以应用于等离子体加热和等离子体诊断等方面,为研究人员提供了丰富的信息和数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Ke o d :r ypama e;i l nfr t ; l t d l n aig yw r sa a l s ta f w u i ห้องสมุดไป่ตู้i e cr ee me t p c j ro o y e o e s n
只有综 合考 虑这 些基 本 的和 阵列 式结 构 中 的特 有 因
O
3O
t t /s  ̄
ae n lw e e au epama frseiz t n rao o tmp rt r l s o trl ai .S muain u ig M AXW ELL 3 a d sm ee p r— i o i lt sn o D n o x ei
me t ae p rtdt anteefc o merl e cost h ra ls t Thsfc r — ns r eae l r h f t f o oe e s a df tr otearypama e. i at si o et a j o n
中图分 类号 : 4 1 2 TM8 ; 8 O 6 .; 9 R17 文献标 志码 : A
Su yo h h r cei iso ra ls e td n tec a a trs c far ypamajt t
LI W e z e g,HA n y n,KONG e ,HAO u h n U n h n Lig u Fi Y co g
现 了大气压 下阵列式等 离子体喷射 , 证明了通过阵列式等 离子体喷射方式来实现大面积等 离子体 灭 菌技 术 的 可行 性 . 除此之 外 还得 出了各种相 关因素 对阵 列式 等 离子体射 流特 性 的具体 影响 , 以 用
完善 阵列 式等 离子体 射 流技 术 , 进行 更 大 面积 的 灭 菌处理 . 关 键词 : 阵列 式等 离子体射 流 ; 气流 均 匀度 ; 电极 单元 间距
阵 列式 等 离子体 射 流 特 性 的研 究
刘文正 , 贾凌云 , 孔 飞 , 宇羽 郝 中
( 北京交通大学 电气工程学 院 , 北京 1 0 4 ) 0 0 4
摘 要 : 究 了大气压 下 阵列式 等 离子 体射 流特 性 , 实现 和 完善 大 气压 下 大 面积 的低 温等 离子 体 研 以 灭 菌技 术 . 用 MAX E L3 采 W L D软 件仿 真 及 实验 的 手段 , 究相 关 因素 对 各种 阵 列 式等 离子 体射 研
( col f l ti l n ier gB i gJ oo gUnvri , ei 0 0 4 C i ) S ho o e r a E gn i , ei i tn i s y B i g1 0 4 , hn E c c c n j n a e t j n a
A s atT i pp r n et ae h h rc r t s f h r ypamaj ,wi h up s fl g bt c: hs ae v s g ts ec aat i i ear l r i i t esco t a s t e t tep roeo re h a
的阵列式低温等离子体射流从玻璃管的喷 口喷出. 放 电 电极采 用 了三种 形式 的阵列 式 电极 ( 线型 、 三角形和立体式 )每个 电极单元采用 的是柱一 . 环放
电电极 . 图 2 示 的是 线 型 阵 列 式 电 极 的结 构示 如 所 意图. 内电极为 金 属柱状 导体 , 部 的金属 套环 构成 外 了它 的外 电极 . 由图 1可 以看 出 , 内外 电极 问有 一个 玻璃管 作 为阻挡 介 质 , 得 放 电 电流 所 带 来 的 电荷 使 在介 质表 面 的局部 积 累 , 成一 个反 向电场 , 而 可 形 从 以防止火 花放 电 引起 的 电流 集 @E . 样 就 能 形 成 2这 J
响 . 于气 流对 低 温等离 子 体射 流特 性 的影 响 , 至 主要 考 虑气 流 的流速 大 小 带 来 的影 响 . 合 考 虑 这 些 基 综
图 2 线 型 阵 列式 电极 结 构 示 意 图
Fi 2 S h mai da a o n a ra feeto e g. c e t i m fl erar yo lcrd c g r i
大面积稳定低温等离子体 .
分布决定 了大气压下低温等离子体是否能生成及生
成量 的 大小 ; 而工 作 气 流 不 仅 对 低 温 等离 子 的 生成
过程具有决定性的影响 , 还决定 了生成的低 温等离 子体能否在大气 中J 1 l ]  ̄ 乃至大面积的传输 . 在单管式的等离子射流产生过程 中, 当研究放 电电场 因素 对其 特 性 的影 响 时 , 常 考 虑 单 组 电极 通 极间放电电压的大小和极 间电场均匀性等因素的影
本文采用了 自主研发的高频高压等离子体发生 电源 . 可输 出电压范围为 0 00 0V, ~1 0 频率范 围为 2  ̄5 H 的正弦波电压信号. 图 3 0 0k z 如 所示 .
1 0 0 1 0
本影响因素后 , 可以在大气压下生成低温等离子体 射流. 但是单 管条件下 , 生成 的等 离子体射 流量较 少. 采用阵列的方式可 以生成大面积的等离子体射
o ra ls t far ypa mai .Beie ,t eer s l l h w a o t eefco swo k i ec n iino r e sd s h s eu t as s o t th w h s a tr r t o dt f — s o h n h o a
0 6
北
京
交
通
大
学
学
报
第 3 卷 5
也在 不 断 的进 行 中 . 常见 的有 同轴 电极 , 一 电极 柱 环
向装 有 电极 的玻 璃 管 中送 入 一 定 流 速 的氦 气 , 成 生
等, 技术也 比较成熟 , 但这些 放 电电极 多是单管形
式 , 能进 行单 一角 度 、 面 积 的喷射 灭菌 . 只 小
rypama e, i udb rmoi r h c n l yo ryp s t o c i el g r ra a l s t whc c l e po t nf et h o g f ra l ma e he re e j ho a o o t e o a a j ta v a a
16 年 Meah 首次使用氩等离子 体杀灭玻璃瓶 98 nci
收稿 日期 :0 00 —0 2 1—83
基金项 目: 教育部 留学 回国人员科研启动基金项 目资助( 0 C 0 1 )北 京交通 大学校科技基金项 目资助 ( 0J 0 0 E 7 30 0 ; E 80 7 ) 作者简介 : 刘文正(9 4 , , 16 一)男 陕西长安人 , 副教授 , , 博士 主要研究方向为真空放电、 气体放电等离子体 . a : zl@b ueuc. e iwhu j . . m l i t d n
流特性的影响. 包括在单管等 离子体喷射 中的一些基本影响因素( 电压、 气体流速等) 和阵列式等 离 子体喷射 实验 中所特有的一些因素( 气流均 匀度、 电极单元 间距及 电极布置方式)实验在 大气压氦 .
气环境 下进 行 , 然后 通过 专 门研 发 的 高频 高压等 离子体放 电 电源进行 了介 质 阻挡放 电. 实验 结果 实
第3 5卷 第 2期
2 1 年 4月 01
北
京
交
通 大
学
学
报
Vo . 5 No 2 13 .
AD .2 1 r 01
0URNAI 0F BEI I J I NG I OT0NG A UNI VERS TY I
文 章 编 号 :6 30 9 (0 10 —1 50 1 7 —2 1 2 1 )20 0 —4
me n sp sil t e r eae nlw e eau epa maa t s h r rsu eb hsma n r a si i s e og t ag rao t o b l o tmp r tr ls t mo p e i p es r yt i a c n e
流 , 是 在生成 过 程 中除 了可 能 受 到单 管 方 式 中所 但 考虑 的一 些基 本 因 素 的影 响外 , 需考 虑 一 些 阵列 还
、 ^ \\√ ^ 、 /, /
、 ,
00
0 、 0 0
式结构中的特有因素 . 比如不同电极单元 的气体流 速 的均匀 性 、 单元 间距 的大小 和均 匀性 、 同 的阵列 不 形式都会使放电电场和工作气流发生很 大的变化 .
pi rsmede cr ar r i h reep r ns As sl, ra l ma e c i e , i ldf e o o i et c r e s ag x ei t. r ut arypa ts he d whc l ib i d c me ae s j ia v h
a t s h rcp es r ,t e efma e hg rq e c ih v l g ls ads h r e p we p tamo p ei rsu e h n as l — d ih fe u n y h g ot epam i ag a c o ri a — s
为 了满足大面积灭菌处理需要 , 本文作者通过 研究最终实现了大气压阵列式低温等离子体喷射 ,
可 以进 行 多角度 、 大面 积 的灭菌 处理 , 为进 一步 扩 也
大 灭菌 处 理面 积提 供 了理论 基础 .
1 实 验 原 理
对 于 大气 压 下 等 离子 体 射 流 来说 , 电 电场 和 放 气流是 两个 根 本 性 的影 响 因素 . 电 电场 的大 小 和 放
c d o nyteef tr v l g ,f w ae t)uu l o s ee n tee p r n fs ge l e t l s a os(ot e l rt,ec sa yc ni rd i h x ei to i l u n o h c a o l d me n