放电电压及介质材料对甲烷介质阻挡放电电离特性的影响

作     者：张瑞 陈雷 曾文 鞠迎昕 李南禹 宋鹏 ZHANG Rui;CHEN Lei;ZENG Wen;JU Yingxin;LI Nanyu;SONG Peng

作者机构：沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁沈阳110136 中国南方航空股份有限公司沈阳飞机维修基地辽宁沈阳110169 大连民族大学机电工程学院辽宁大连116600 

出 版 物：《计算物理》 (Chinese Journal of Computational Physics)

年 卷 期：2025年第42卷第1期

页      面：47-56页

学科分类：07[理学] 070204[理学-等离子体物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(2022-45-0826)资助 

主　　题：介质阻挡放电 甲烷 等离子体 电子密度 电子温度 数值模拟 

摘      要：为探寻改善农用内燃机燃烧的关键技术,分析同轴式介质阻挡放电过程中甲烷等离子特性及其影响因素,建立具有二维轴对称结构的激励器模型。采用有限元法对其放电过程进行数值研究,分析不同电压幅值和介质材料下电子密度、电子温度、CH_(3)和H数密度的变化。模电压幅值影响电流的变化,电子密度和电子温度的变化又受电流的影响。在输入电压改变时,电离甲烷的能量随电压大小而改变,随着电压幅值的增加,电子密度和电子温度都会增加,并且当粒子之间碰撞消耗的能量大于电离释放的能量时,电子密度、温度均下降。CH_(3)和H的数密度随时间一直增加,电压幅值越大,增长速率越快。电子密度和电子温度随着相对介电常数的增加而增加,均呈现先增加后减少的趋势;CH_(3)和H的数密度则随相对介电常数的增加而增加;增加电压幅值和相对介电常数均会进一步加剧甲烷的电离。