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《北京理工大学》 2017年
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辉光与流光DBD斑图形成机制的对比研究

李犇  
【摘要】:介质阻挡放电(DBD)是一种典型的非平衡态等离子体,具有巨大的应用价值,同时也是一种高度非线性的系统,可产生丰富多样的斑图非线性现象。斑图的形成过程中蕴含了等离子体物理、气体放电及非线性科学中的内在机制及基本原理。由于放电模式存在差异,DBD斑图包括辉光斑图和流光斑图,其形成过程和机制也可能有所不同。本文利用实验与模拟两种方法,对比研究两种放电模式斑图的特性和影响因素,探索控制斑图形成的物理机制的共性。主要研究内容分为三部分:首先,实验研究了壁电荷、方波电压占空比及脉宽、驱动频率、电压幅值、外加电磁扰动等因素对辉光与流光DBD斑图的影响。通过对实验结果的对比分析,总结了两种放电模式下空间非均匀性产生发展及斑图形成机制的共性。发现放电离子的空间动力学过程、而非介质表面过程,是DBD斑图形成的主导因素。其次,从实验和模拟两个方面,对两种放电模式下放电丝相互作用的形式及内在机制进行了对比研究。发现空间电荷引发的电子汇聚效应是辉光放电丝相互作用的主导控制机制;在不同条件(放电丝的强度、宽度、间距等)下,会导致放电丝产生相互吸引靠近、融合、排斥远离等不同的相互作用形式。而壁电荷也可能会对流光丝的相互作用及动力学行为起到重要作用;它主要是通过改变局域空间电场以及电子倍增最大值位置,使其他放电丝击穿位置发生改变、产生运动。最后,采用分割电极结构,研究了DBD斑图在不同的双初始扰动(电荷或电压扰动,扰动强度、宽度、间距的变化)下的自组织演化过程。发现斑图放电的径向延迟时序特性;结合这一特性,对流光丝的自组织形式进行了类比性分析。确定DBD斑图在演化过程中的自组织本质是电子汇聚效应,也主导着流光丝的产生形成;而表面过程(壁电荷效应)是非决定性的,但也对流光丝的相互作用及自组织排列及斑图的复杂多样性也具有重要作用。
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O53;O461.2

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