李文浩:大气压空气等离子体射流装置的仿真、设计和实验研究论文

李文浩:大气压空气等离子体射流装置的仿真、设计和实验研究论文

本文主要研究内容

作者李文浩(2019)在《大气压空气等离子体射流装置的仿真、设计和实验研究》一文中研究指出:本文通过仿真和实验两个方面对大气压空气等离子体射流(空气APPJ)装置及其流体和放电特性进行研究,首先通过电场仿真得到APPJ枪的最佳电极参数,然后设计并制备了两种APPJ装置,利用高压交流电源激励成功产生了大气压空气等离子体射流,并通过实验研究其放电特性。主要研究内容归纳如下:(1)仿真部分,包括静电场仿真和气流场仿真。首先是静电场仿真,在COMSOL Multiphysics仿真软件中建立针-金属喷嘴结构和针-环结构的二维轴对称模型,发现二者的电势和电场分布类似,但前者产生的最大电场强度明显大于后者。此外,还建立了预电离双高压电极结构的仿真模型并模拟了其电场分布。随后,基于针-金属喷嘴结构,研究针尖曲率半径、电极间距以及针电极直径等参数对电势和电场的空间分布的影响,发现针尖曲率半径对于场强最大值有较大影响。然后是气流场仿真,主要针对Ar为工作气体。根据雷诺数的大小分为层流和湍流两个模块,分析和比较两种流动状态下气流速度分布和Ar摩尔分布。发现层流时速度分布和摩尔分布相似,随着流速增大轴向摩尔分数占总摩尔分数的比值增大;湍流时速度分布和摩尔分布则有显著差异,射流前段的速度分布呈发散状,而摩尔分布则更集中,流线图表明这是空气卷吸进入Ar气流的结果。接着本文模拟了不同喷口直径对APPJ特性的影响。(2)实验部分,分别是针-金属喷嘴结构和预电离DBD结构的射流放电实验。首先利用高频高压AC电源激励针-金属喷嘴结构的等离子体枪产生大气压低温等离子体射流,产生APPJ的工作气体包括空气、N2和Ar,其中N2和Ar射流用来和空气射流作比较,包括射流长度、气体温度、放电电压等特性的比较。发现氮气和空气射流的各项参数较为接近,Ar射流的放电电压和功率远低于空气射流,同时其尺寸也较小。此后,分别改变调压器输出电压和空气体积流量,研究这两个变量对于射流气体温度、放电功率等特性的影响。此后,将预电离双高压电极结构APPJ装置用于空气、氮气和氩气放电。结果表明,该装置能够击穿空气产生等离子体,但是放电强度较低,产生等离子体的体积也较小,基本上局限在介质管中。该装置利用N2和Ar放电时,都能产生气体温度为室温、长度较长的APPJ,与针-金属喷嘴结构相比,发现针-金属喷嘴结构更适用于氮气和空气放电,而DBD则适用于击穿电压更低的惰性气体放电,这一结论对应了前文中电场仿真的结果。本文的研究内容为大气压空气等离子体射流装置的设计、参数优化提供了理论和技术支撑,对促进等离子体射流的发展具有一定的意义。

Abstract

ben wen tong guo fang zhen he shi yan liang ge fang mian dui da qi ya kong qi deng li zi ti she liu (kong qi APPJ)zhuang zhi ji ji liu ti he fang dian te xing jin hang yan jiu ,shou xian tong guo dian chang fang zhen de dao APPJqiang de zui jia dian ji can shu ,ran hou she ji bing zhi bei le liang chong APPJzhuang zhi ,li yong gao ya jiao liu dian yuan ji li cheng gong chan sheng le da qi ya kong qi deng li zi ti she liu ,bing tong guo shi yan yan jiu ji fang dian te xing 。zhu yao yan jiu nei rong gui na ru xia :(1)fang zhen bu fen ,bao gua jing dian chang fang zhen he qi liu chang fang zhen 。shou xian shi jing dian chang fang zhen ,zai COMSOL Multiphysicsfang zhen ruan jian zhong jian li zhen -jin shu pen zui jie gou he zhen -huan jie gou de er wei zhou dui chen mo xing ,fa xian er zhe de dian shi he dian chang fen bu lei shi ,dan qian zhe chan sheng de zui da dian chang jiang du ming xian da yu hou zhe 。ci wai ,hai jian li le yu dian li shuang gao ya dian ji jie gou de fang zhen mo xing bing mo ni le ji dian chang fen bu 。sui hou ,ji yu zhen -jin shu pen zui jie gou ,yan jiu zhen jian qu lv ban jing 、dian ji jian ju yi ji zhen dian ji zhi jing deng can shu dui dian shi he dian chang de kong jian fen bu de ying xiang ,fa xian zhen jian qu lv ban jing dui yu chang jiang zui da zhi you jiao da ying xiang 。ran hou shi qi liu chang fang zhen ,zhu yao zhen dui Arwei gong zuo qi ti 。gen ju lei nuo shu de da xiao fen wei ceng liu he tuan liu liang ge mo kuai ,fen xi he bi jiao liang chong liu dong zhuang tai xia qi liu su du fen bu he Arma er fen bu 。fa xian ceng liu shi su du fen bu he ma er fen bu xiang shi ,sui zhao liu su zeng da zhou xiang ma er fen shu zhan zong ma er fen shu de bi zhi zeng da ;tuan liu shi su du fen bu he ma er fen bu ze you xian zhe cha yi ,she liu qian duan de su du fen bu cheng fa san zhuang ,er ma er fen bu ze geng ji zhong ,liu xian tu biao ming zhe shi kong qi juan xi jin ru Arqi liu de jie guo 。jie zhao ben wen mo ni le bu tong pen kou zhi jing dui APPJte xing de ying xiang 。(2)shi yan bu fen ,fen bie shi zhen -jin shu pen zui jie gou he yu dian li DBDjie gou de she liu fang dian shi yan 。shou xian li yong gao pin gao ya ACdian yuan ji li zhen -jin shu pen zui jie gou de deng li zi ti qiang chan sheng da qi ya di wen deng li zi ti she liu ,chan sheng APPJde gong zuo qi ti bao gua kong qi 、N2he Ar,ji zhong N2he Arshe liu yong lai he kong qi she liu zuo bi jiao ,bao gua she liu chang du 、qi ti wen du 、fang dian dian ya deng te xing de bi jiao 。fa xian dan qi he kong qi she liu de ge xiang can shu jiao wei jie jin ,Arshe liu de fang dian dian ya he gong lv yuan di yu kong qi she liu ,tong shi ji che cun ye jiao xiao 。ci hou ,fen bie gai bian diao ya qi shu chu dian ya he kong qi ti ji liu liang ,yan jiu zhe liang ge bian liang dui yu she liu qi ti wen du 、fang dian gong lv deng te xing de ying xiang 。ci hou ,jiang yu dian li shuang gao ya dian ji jie gou APPJzhuang zhi yong yu kong qi 、dan qi he ya qi fang dian 。jie guo biao ming ,gai zhuang zhi neng gou ji chuan kong qi chan sheng deng li zi ti ,dan shi fang dian jiang du jiao di ,chan sheng deng li zi ti de ti ji ye jiao xiao ,ji ben shang ju xian zai jie zhi guan zhong 。gai zhuang zhi li yong N2he Arfang dian shi ,dou neng chan sheng qi ti wen du wei shi wen 、chang du jiao chang de APPJ,yu zhen -jin shu pen zui jie gou xiang bi ,fa xian zhen -jin shu pen zui jie gou geng kuo yong yu dan qi he kong qi fang dian ,er DBDze kuo yong yu ji chuan dian ya geng di de duo xing qi ti fang dian ,zhe yi jie lun dui ying le qian wen zhong dian chang fang zhen de jie guo 。ben wen de yan jiu nei rong wei da qi ya kong qi deng li zi ti she liu zhuang zhi de she ji 、can shu you hua di gong le li lun he ji shu zhi cheng ,dui cu jin deng li zi ti she liu de fa zhan ju you yi ding de yi yi 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自合肥工业大学的李文浩,发表于刊物合肥工业大学2019-11-12论文,是一篇关于大气压等离子体射流论文,气体放电论文,空气等离子体论文,数值仿真论文,放电特性论文,合肥工业大学2019-11-12论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自合肥工业大学2019-11-12论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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