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大气压介质阻挡辉光放电脉冲的阴极位降区特性及其影响因素的数值仿真

姚聪伟 马恒驰 常正实 李平 穆海宝 张冠军

大气压介质阻挡辉光放电脉冲的阴极位降区特性及其影响因素的数值仿真

姚聪伟, 马恒驰, 常正实, 李平, 穆海宝, 张冠军
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  • 大气压介质阻挡放电常用于产生低温等离子体,其放电特性已成为当前的研究热点.本文针对大气压氦气介质阻挡放电结构建立了流体数值仿真模型,研究其辉光放电脉冲特性.从发光结构、粒子分布和电场分布等方面说明了该类型放电辉光结构的时空演化过程;分别从电子增长率和电场强度分布两个角度比较和分析了该类型放电中阴极位降区范围的定义,并探讨了发光最强点位置与阴极位降区边界的关系,认为利用电场强度分布来定义该类型放电的阴极位降区范围更加合理,且在电流下降沿内,光强最强点始终处于阴极位降区内部.研究了外施电压、阻挡介质二次电子发射系数γ和N2含量对间隙电压、电流密度和阴极位降区特性等的影响规律.发现:在二次电子发射系数γ不变时,阴极位降区宽度与电流密度具有负线性相关关系;利用阴极位降区的伏安特性证明了该类型放电属于亚辉光放电靠近正常辉光放电的部分;主要考虑N2与He的Penning效应时,电流密度和带电粒子密度在一定N2含量下具有最大值等.
      通信作者: 常正实, changzhsh1984@163.com;gjzhang@mail.xjtu.edu.cn ; 张冠军, changzhsh1984@163.com;gjzhang@mail.xjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51307133,51521065,51477135)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2015CB251003)、中国博士后科学基金(批准号:2016M590946)、中央高校基本科研业务费(批准号:xjj2016003)和电力设备电气绝缘国家重点实验室基金(批准号:EIPE16314)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-02
  • 修回日期:  2016-10-14
  • 刊出日期:  2017-01-20

大气压介质阻挡辉光放电脉冲的阴极位降区特性及其影响因素的数值仿真

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51307133,51521065,51477135)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2015CB251003)、中国博士后科学基金(批准号:2016M590946)、中央高校基本科研业务费(批准号:xjj2016003)和电力设备电气绝缘国家重点实验室基金(批准号:EIPE16314)资助的课题.

摘要: 大气压介质阻挡放电常用于产生低温等离子体,其放电特性已成为当前的研究热点.本文针对大气压氦气介质阻挡放电结构建立了流体数值仿真模型,研究其辉光放电脉冲特性.从发光结构、粒子分布和电场分布等方面说明了该类型放电辉光结构的时空演化过程;分别从电子增长率和电场强度分布两个角度比较和分析了该类型放电中阴极位降区范围的定义,并探讨了发光最强点位置与阴极位降区边界的关系,认为利用电场强度分布来定义该类型放电的阴极位降区范围更加合理,且在电流下降沿内,光强最强点始终处于阴极位降区内部.研究了外施电压、阻挡介质二次电子发射系数γ和N2含量对间隙电压、电流密度和阴极位降区特性等的影响规律.发现:在二次电子发射系数γ不变时,阴极位降区宽度与电流密度具有负线性相关关系;利用阴极位降区的伏安特性证明了该类型放电属于亚辉光放电靠近正常辉光放电的部分;主要考虑N2与He的Penning效应时,电流密度和带电粒子密度在一定N2含量下具有最大值等.

English Abstract

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