检索结果-内蒙古大学图书馆

电工技术学报 2017年第2期32卷 53-60页

作者：商克峰王浩岳帅李杰吴彦大连理工大学电气工程学院大连116024 许继集团研发中心许昌461000

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体能够高效生成反应活性物质,在生物医学、环保等应用领域得到广泛研究。SDBD装置的结构和供电电源参数是影响其放电特性及反应活性物质生成的主要因素,为此,以具有螺环线形高压电极的管状沿面放电装置为对... 详细信息

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体能够高效生成反应活性物质,在生物医学、环保等应用领域得到广泛研究。SDBD装置的结构和供电电源参数是影响其放电特性及反应活性物质生成的主要因素,为此,以具有螺环线形高压电极的管状沿面放电装置为对象,研究了装置结构及供电电源对其放电特性及臭氧生成的影响。结果表明:在相同的供电电压下,螺环线形高压电极的螺距、介质厚度影响电极间的电场强度和分布、放电功率和臭氧生成量,但螺环线形高压电极的线径对放电功率和臭氧生成量几乎没有影响;螺环线形高压电极的螺距存在一个优化值,在螺距低于25mm时,放电功率和臭氧产生量随着螺距的增加而增加,当螺距大于25mm时,放电功率和臭氧产生量基本不再变化;当绝缘介质管厚度由3mm减小到1.6mm时,放电功率提高约2倍,臭氧产生量提高约3倍。同采用50Hz交流电源供电相比,SDBD装置采用9.6k Hz高频电源供电时,在较低的电压下即可获得较大的放电功率及臭氧产量,且臭氧生成的能量效率提高约25%。

关键词：沿面介质阻挡放电装置结构供电电源放电特性臭氧

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网电极沿面介质阻挡放电等离子体润湿性改性及清洗性能研究

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表面技术 2023年第12期52卷 147-159页

作者：顾睿何淑豪冯凯黄帅湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

目的针对大气压等离子体装置存在的等离子体面积小、温度高及均匀性差等问题,研发一种网电极沿面介质阻挡放电装置和等离子体清洗平台。方法通过静电场仿真和实验,优化装置的结构参数,通过分析放电波形探究装置的放电特性。最终确定网... 详细信息

目的针对大气压等离子体装置存在的等离子体面积小、温度高及均匀性差等问题,研发一种网电极沿面介质阻挡放电装置和等离子体清洗平台。方法通过静电场仿真和实验,优化装置的结构参数,通过分析放电波形探究装置的放电特性。最终确定网孔的对角线尺寸为6 mm,采用厚度为0.3 mm的云母片作为介质材料。通过清洗平台对涂有润滑油的玻璃表面和铝片表面进行清洗实验,并通过AFM、SEM、EDS对清洗前后的表面形貌和元素组分进行分析,探究等离子体清洗机理。结果放电装置的电场强度和放电功率与网孔尺寸、介质材料的相对介电常数及放电电压呈正相关,与介质厚度呈负相关,放电装置的放电功率随着频率的增加呈先增大后减小的趋势,样品表面接触角随着电压的增大显著降低,随着放电频率的增加呈先减小后增大的趋势,并在5.29 kHz时达到最大放电功率(79 W)。通过试验得到了玻璃的最优清洗参数,电压峰值为11.52 kV,放电频率为5.29 kHz,处理距离为0.3 mm,处理时长为20 min,样品移动速度为2 mm/s。得到了铝片的最优清洗参数,放电电压峰值为11.60 kV,放电频率为5.29 kHz,处理距离为0.3 mm,处理时长为30 min,样品移动速度为2 mm/s。结论从润湿性改变、光学显微镜照片、扫描电镜、原子力显微镜及表面元素的角度对样本表面的油污进行检验,经检验发现,样品表面的油污被去除,并显著改善了其润湿性。等离子体清洗以化学反应为主,可在不对表面造成损伤的前提下去除表面有机污染物。

关键词：大气压等离子体表面清洗沿面介质阻挡放电静电场仿真网电极

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气流环境中纳秒脉冲沿面介质阻挡放电的特性

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中国电机工程学报 2015年第16期35卷 4254-4262页

作者：何堃庞磊狄东旭张乔根陆家榆中国电力科学研究院北京市海淀区100192 西安交通大学陕西省西安市710049

纳秒脉冲沿面介质阻挡放电在流动控制领域有很好的应用前景,研究纳秒脉冲沿面介质阻挡放电特性对于认识纳秒脉冲放电的物理过程具有重要意义。首先建立了沿面介质阻挡放电的电路模型,并基于小波软阈值降噪法对实验获得的纳秒脉冲电压和... 详细信息

纳秒脉冲沿面介质阻挡放电在流动控制领域有很好的应用前景,研究纳秒脉冲沿面介质阻挡放电特性对于认识纳秒脉冲放电的物理过程具有重要意义。首先建立了沿面介质阻挡放电的电路模型,并基于小波软阈值降噪法对实验获得的纳秒脉冲电压和回路总电流波形进行降噪,然后根据对所建立的电路模型的分析给出了放电电流的计算方法,进而研究了气流环境中不同脉冲电压幅值、脉冲重复频率和脉冲极性下的放电电流、电荷传输和沉积能量特性,并进行了分析。结果表明:单个脉冲的上升沿和下降沿各存在一次放电;放电电流、最大传输电荷量和沉积能量特性存在极性效应,且正相关于施加脉冲电压幅值;最大传输电荷量和沉积能量随重复频率的增加先减小后增大,且重复频率对放电电流的峰值和宽度有影响。该研究有助于对纳秒脉冲沿面介质阻挡放电发展过程的研究,并为瞬时沉积能量的计算奠定基础。

关键词：纳秒脉冲沿面介质阻挡放电等离子体放电电流电荷输运沉积能量小波软阈值降噪

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沿面介质阻挡放电等离子体中表面电荷的实验研究

沿面介质阻挡放电等离子体中表面电荷的实验研究

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作者：俞思琦大连理工大学

学位级别：硕士

大气压介质阻挡放电在臭氧产生、气体净化和材料表面改性等许多领域具有广泛的应用,其中沿面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharge,SDBD)能够诱导壁面射流的产生,在流动控制方面有较大的前景。相比其它的流动控制技术,SDB... 详细信息

大气压介质阻挡放电在臭氧产生、气体净化和材料表面改性等许多领域具有广泛的应用,其中沿面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharge,SDBD)能够诱导壁面射流的产生,在流动控制方面有较大的前景。相比其它的流动控制技术,SDBD等离子体激励器具有结构简单且易于安装、不需要改变飞行器外形、能耗低、响应速度快等优点,因此成为流动控制领域的一个研究热门。目前,已存在多种增强SDBD等离子体激励器电流体动力(Electro-hydro-dynamic,EHD)效应的方法,在一定程度上对激励器性能进行了优化,但距离实际应用仍存在较大差距。为寻找突破性方法,人们希望通过对EHD效应机理的研究为激励器的优化提供理论指导。研究发现,SDBD等离子体激励器的表面电荷积累对体积力有重大影响。因此,对放电过程中的表面电荷积累进行研究,有利于深入理解EHD效应,有可能实现对表面电荷进行调控从而提升EHD效果。本文采用交流–纳秒脉冲双高压驱动沿面介质阻挡放电等离子体激励器,基于电光晶体的普克尔斯效应,以放电过程中的表面电荷为研究重点,开展了以下工作:1.搭建了SDBD等离子体激励器表面电荷测量系统,通过将BSO晶体嵌入介质,实现了对放电过程中表面电荷的可视化测量。将上电极与脉冲电压相连,下电极与正弦交流电压相连,正、负脉冲分别叠加至正弦电压的波谷、波峰,分别在丝状放电和类辉光放电阶段产生一次脉冲增强放电。通过拍摄表面电荷积累图像,研究了不同放电阶段的电荷分布特性。研究发现,电荷积累轨迹与放电形态有关,丝状放电阶段的正电荷积累轨迹为长而稀疏的细丝状,类辉光放电阶段的负电荷主要积累在暴露电极附近且分布较为均匀。增强的类辉光放电阶段发生“三维传播”现象,部分负电荷飞跃介质板后积累在表面。通过改变脉冲重复频率(PRF)改变脉冲增强放电的时间间隔,在低PRF下分析表面电荷衰减过程,在高PRF下分析表面电荷积累效应。研究发现,距离暴露电极越远,表面电荷的衰减速率越小。离暴露电极较近的电荷在随后的几个周期内被中和,积累在下游的表面电荷可维持数十至上百个交流周期,之后逐渐扩散。由于丝状放电长度大于类辉光放电,因此在时间平均上表现为下游的正电荷积累,且积累效应随PRF的增加而增大。2.通过在原SDBD等离子体激励器的BSO晶体上方覆盖石英玻璃,使本表面电荷测量系统更具有普适性。通过拍摄表面电荷图像,分析了石英玻璃表面的电荷分布及演化特点。研究发现,正负电荷仍沿流光放电通道积累。正脉冲诱导击穿的丝状放电在传播至电荷积累边界时,传播方向和形态发生变化,可能与传播路径上的表面电荷密度有关。在增强的类辉光放电阶段,负电荷沿着前半周期丝状放电的轨迹积累,即表现出记忆效应。在低PRF下分析电荷衰减过程,发现介质材料特性影响电荷衰减速率,石英玻璃表面的电荷寿命较短。利用自制的电势探针对激励器的表面电势进行了定量测量,发现介质表面存在正电势并延伸至放电下游区域,脉冲高压的引入能够提升表面电势。表面电势在施加正脉冲时随PRF的减小而降低,在施加负脉冲时随PRF减小逐渐增加,正脉冲情况下的提升效果更明显。表面电势最大值的位置随PRF减小靠近暴露电极。

关键词：沿面介质阻挡放电表面电荷普克尔斯效应

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沿面介质阻挡放电和催化剂协同催化氧化NO/SO2/Hg0实验研究

沿面介质阻挡放电和催化剂协同催化氧化NO/SO2/Hg0实验研究

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作者：米高丽华中科技大学

学位级别：硕士

目前中国能源消耗以煤炭为主，约占能源消费总量的四分之三。煤炭燃烧会产生大量的粉尘、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和汞等污染物，是造成我国大气污染主要原因之一。因此，开展污染物脱除技术的研究势在必行。其中单一介质阻挡放电... 详细信息

目前中国能源消耗以煤炭为主，约占能源消费总量的四分之三。煤炭燃烧会产生大量的粉尘、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和汞等污染物，是造成我国大气污染主要原因之一。因此，开展污染物脱除技术的研究势在必行。其中单一介质阻挡放电或催化剂技术在污染物方面治理存在效率低、损耗大等缺点。沿面介质阻挡放电协同催化剂可以兼容两种技术的优点，提高活性物质的利用率，促进污染物分子的脱除。将其应用于NO/SO2/Hg0的脱除具有重要的科学意义和良好的应用前景。\n 本文首先研究了电源电压、频率、停留时间以及氧含量等因素对沿面介质阻挡放电脱除NO、SO2和Hg0的影响。研究表明：电压增大，输入功率增加，NO、SO2和Hg0的转化率提高；频率的增大对NO、SO2和Hg0的转化效率起先促进后抑制的作用；无氧时，SO2和Hg0通过和NO还原反应生成的N、O等活性分子发生反应进行脱除；有氧时，NO由还原反应逐渐转为氧化反应，转化率随氧含量的上升先减小后增大，SO2和Hg0直接和通入的氧气发生氧化反应进行脱除；最优的停留时间可以提高NO、SO2和Hg0的转化率、减少能耗及避免副反应的产生。\n 其次，研究了温度、氧气含量和停留时间等因素对催化剂催化氧化NO、SO2和Hg0的影响。结果表明：温度的升高可以直接促进NO、SO2和Hg0的转化率；无氧时，催化剂直接吸附NO、SO2和Hg0进行脱除；有氧时，O2先被吸附到催化剂表面，然后再和NO、SO2和Hg0进行反应；停留时间的增加可以促进NO、SO2和Hg0的转化率。\n 在以上研究的基础上，研究了沿面型介质阻挡放电协同TiO2、Mn-TiO2和Mn-Ce-TiO2三种催化剂下NO、SO2和Hg0的转化效果。研究表明，协同TiO2催化剂的效果＜Mn-TiO2催化剂＜Mn-Ce-TiO2催化剂。这主要是因为TiO2只能简单吸附部分活性元素，含Mn氧化物的负载可以提高低温下活性分子的氧化活性，含Ce氧化物的负载可以使催化剂具有抗硫、储存和释放氧的能力。\n 最后，通过比较沿面型介质阻挡放电、催化剂和两者共存条件下NO、SO2和Hg0的转化率，发现沿面型介质阻挡放电和催化剂在共存条件下可以兼容两种技术的优点，使沿面型介质阻挡放电反应器中产生的部分活性分子附着到催化剂表面，增加和污染物分子反应的时间，提高NO、SO2和Hg0的转化效率。

关键词：大气污染一氧化氮二氧化硫氧化汞沿面介质阻挡放电催化剂

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沿面介质阻挡放电脱除NO/Hg0的实验研究

沿面介质阻挡放电脱除NO/Hg0的实验研究

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作者：曾曌华中科技大学

学位级别：硕士

随着大气污染形势的日益严峻,国内外对于利用低温等离子体技术进行污染物治理的研究已引起了广泛的关注,其中介质阻挡放电由于具有电子密度高、放电均匀、电源要求低以及可在常压下运行等优点,更是成为当前大气污染防治领域的研究热点... 详细信息

随着大气污染形势的日益严峻,国内外对于利用低温等离子体技术进行污染物治理的研究已引起了广泛的关注,其中介质阻挡放电由于具有电子密度高、放电均匀、电源要求低以及可在常压下运行等优点,更是成为当前大气污染防治领域的研究热点。本文基于当前介质阻挡放电在燃煤烟气污染物治理上的研究现状,采用螺旋形沿面介质阻挡放电开展脱除NO/Hg0的研究。本文首先比较了两种不同介质阻挡放电脱除NO/Hg0的性能,并考察了电源参数、气体成分以及反应器特性对沿面介质阻挡放电单独脱除NO、Hg0过程的影响。结果表明:沿面型介质阻挡放电脱除NO/Hg0效率明显高于空间型介质阻挡放电;功率和电压的提高可以直接促进NO和Hg0的脱除;随着频率的增大,NO和Hg0的脱除效率均呈现先增大后减小的趋势,且最佳频率均随着施加电压的增大而减小;微量的O2有利于NO的脱除,当O2浓度超过2%时NO的脱除受到抑制,但对于Hg0的脱除,O2则完全表现出促进的作用;NO的脱除率随着初始浓度的升高而减小,而Hg0则呈现相反的趋势;增加模拟烟气停留时间和降低反应器冷却水温度均有利于NO和Hg0的脱除。在分别脱除NO、Hg0的基础上,本文进一步研究了各种气体成分对沿面介质阻挡放电同时脱除NO/Hg0过程的影响,并利用添加剂对反应器性能进行改善。结果表明:NO对Hg0的脱除具有明显的抑制作用,而Hg0的浓度变化对NO的脱除率和NO2的生成率影响几乎可以忽略不计;CO2对NO和Hg0的脱除均有轻微的抑制作用;添加剂C2H4和HCl能分别大幅提高NO和Hg0的脱除率,但C2H4的加入对Hg0的脱除表现出明显的抑制作用,且会生成浓度较高的CO,而HCl则基本没有副作用;SO2和H2O的存在使得NO和Hg0脱除率均有较大幅度的下降,且不同含湿量条件下Hg0脱除率差异不大;混合体系中NO和Hg0的脱除率最高分别可达68.4%和82.8%;在实验条件下,反应器脱除NO/Hg0能量收益值分别为6.16g/（kWh）和0.22?g/kJ。

关键词：低温等离子体沿面介质阻挡放电一氧化氮汞

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沿面介质阻挡放电装置结构优化及供电研究

沿面介质阻挡放电装置结构优化及供电研究

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作者：岳帅大连理工大学

学位级别：硕士

沿面介质阻挡放电能够在大气压下产生大面积、能量密度高的低温等离子体,在生物医学、材料表面改性、环境保护等领域得到了广泛的研究。沿面介质阻挡放电装置的结构和供电电源是影响等离子体温度、等离子体密度、电子能量分布及活性物... 详细信息

沿面介质阻挡放电能够在大气压下产生大面积、能量密度高的低温等离子体,在生物医学、材料表面改性、环境保护等领域得到了广泛的研究。沿面介质阻挡放电装置的结构和供电电源是影响等离子体温度、等离子体密度、电子能量分布及活性物质生成的主要因素,对沿面介质阻挡放电装置进行结构优化及供电研究对于提高其应用效能具有很大的指导作用。本文设计了一种沿面介质阻挡放电装置,其高压电极为紧贴于介质管内壁的弹簧状不锈钢丝,低压电极为包裹介质管外壁的铝箔。利用Ansoft Maxwell软件对沿面介质阻挡放电装置进行静电场的仿真,从理论上为放电装置结构优化设计提供指导;并实验研究了在高压电极长度一定时,电极结构配置、绝缘介质性质、供电电源对沿面介质阻挡放电装置放电特性及臭氧生成的影响。研究结果如下：(1)在气隙的同一位置,场强随电压的升高而线性增大、随介质厚度的增加而减小、随相对介电常数的增大而增大;选取电极线径较小、介质厚度薄、较大相对介电常数的介质,均可以降低放电起始电压。(2)高压电极长度一定时,螺距是影响放电特性及臭氧生成的主要因素,线径及管径对放电特性及臭氧生成的影响较小;在一定的电压下,存在一个优化螺距使放电功率达到最大,螺距大于优化螺距之后,放电功率几乎不变。在实验考察的范围内,同样电压下,介质厚度较大的装置,放电弱,放电功率小,臭氧生成量少,臭氧生成效率(单位能量生成臭氧量)低;介质的相对介电常数较大的装置,放电强,放电功率大,臭氧生成量多。(3)交流电源供电下,存在一个电压峰值,使得臭氧生成效率最大。对比不同电源频率实验效果发现,9.6kHz电源供电下,沿面介质阻挡放电装置可以在较低的电压下就可以获得较大的放电功率及臭氧生成量;而50Hz交流高压电源供电时装置的放电强度小,但等离子体层面积大。

关键词：沿面介质阻挡放电结构优化供电放电特性臭氧生成

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沿面介质阻挡放电及其电推力特性

沿面介质阻挡放电及其电推力特性

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作者：张岑北京理工大学

学位级别：硕士

沿面介质阻挡放电(SDBD)是一种常见的低温等离子体产生形式,电极分布在介质板上下两侧,放电沿着介质表面进行。沿面放电可以在介质表面产生较大面积的均匀等离子体层、并将电能直接转化为空气动能,进而产生推力,在空气动力学和航天领域... 详细信息

沿面介质阻挡放电(SDBD)是一种常见的低温等离子体产生形式,电极分布在介质板上下两侧,放电沿着介质表面进行。沿面放电可以在介质表面产生较大面积的均匀等离子体层、并将电能直接转化为空气动能,进而产生推力,在空气动力学和航天领域有着广阔的应用前景。本文通过实验研究了交流高压驱动下、不同结构沿面介质阻挡放电及其电推力特性,并考察了外加电压、气压、电极宽度、电极间距等参数对放电及产生推力的影响。结果表明,对于沿面介质阻挡放电,脉冲电流在正负半周幅值和波形不对称,在正半周电流更大、脉冲更窄,一般出现多个放电脉冲;而负半周的电流幅值较小,并以单脉冲的形式呈现。随着放电电压增大,两个半周的电流峰值都会逐渐变大。击穿电压、维持电压均随着高压电极宽度、地电极宽度、电极间距以及气压的增大而增大。提高电压、气压、减小高压电极或地电极宽度和减小电极间距,均可以提高推力和推力效率。对于沿面电晕放电,其放电特性类似于沿面介质阻挡放电,但其负半周的电流幅值较大。这种结构的电晕电极尺寸小,没有“推拉”效应,具有比沿面介质阻挡放电具有更高的推力效率,更适合于电推力器。

关键词：沿面介质阻挡放电沿面电晕放电放电特性电推力

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沿面介质阻挡放电优化列车气动特性研究

沿面介质阻挡放电优化列车气动特性研究

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作者：董磊西南交通大学

学位级别：硕士

当前,高速列车因载客量大、准点率高、安全性好以及绿色环保等众多优势脱颖而出成为不可或缺的交通方式之一。但随着列车速度的不断提升,由于列车所受空气阻力随列车服役速度呈二次方增长,列车的流固耦合问题日益突出且进一步抑制了列... 详细信息

当前,高速列车因载客量大、准点率高、安全性好以及绿色环保等众多优势脱颖而出成为不可或缺的交通方式之一。但随着列车速度的不断提升,由于列车所受空气阻力随列车服役速度呈二次方增长,列车的流固耦合问题日益突出且进一步抑制了列车的提速。同时,随着列车气动阻力的增加,由于其在竖直方向的分量(气动升力)也和速度的平方成正比,减少了列车车轮与钢轨间的正压力,降低列车的操作性和安全性,恶化旅客乘坐舒适度。因此,为保证列车的安全运行并达到“节能、环保、降噪”的目标,有必要对优化列车气动特性方面展开研究。为减少列车运行过程中所受的空气阻力,主要致力于列车车头几何形状流线化以及车身横截面形状流线化,但此方法需与实际工况相贴合,具有一定的局限性。目前,等离子主动流动控制技术通过输入局部能量可实现减弱或抑制流场中边界层分离和湍流转捩现象,减少目标所受的压差阻力。因此,本文对沿面介质阻挡放电等离子装置优化列车气动特性,减少列车空气阻力展开了研究。本文针对沿面介质阻挡放电装置自身放电特性的研究,搭建了等离子试验系统,从电学特性以及光学特性等多个角度分析其放电机理。为优化沿面介质阻挡放电装置改善列车气动特性的能力,本文从电极间隙与电极结构这两关键放电参数出发,探明等离子体延伸度、放电电压、电流、有功功率、温度场分布、体积力以及诱导气流速度随这两放电参数的变化趋势,以多支路并联的等效电路阐明放电结构对沿面介质阻挡放电特性的影响规律,寻找最佳放电间隙与放电结构。在对沿面介质阻挡放电装置研究的基础上,基于风洞模拟实验,分别将沿面介质阻挡放电装置应用于列车模型的头部和尾部,利用烟线流显示实验可视化列车周边气流边界层在沿面介质阻挡放电装置工作前后的变化情况,揭示了此装置在优化列车气动特性方面的作用机制,并对比研究了不同幅值的激励电压与电极结构对改善列车流动分离,减少列车空气阻力的作用效果,为以后优化列车气动特性和实现进一步提速提供了一定的指导作用。

关键词：流固耦合沿面介质阻挡放电电极间隙电极结构列车阻力

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激励电压对沿面介质阻挡放电特性的影响分析

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低温物理学报 2020年第2期42卷 110-116页

作者：杨盼奎何帅王帅陈少坤李成坤中车青岛四方机车车辆股份有限公司西南交通大学电气工程学院

近年来,沿面介质阻挡放电(SDBD)用作大气压下气流控制的等离子体激励器因其众多的优点受到了广泛的关注.然而,国内外对沿面介质阻挡放电及其应用的研究尚处于探索阶段,对其放电特性的影响因素缺乏规律性的认识.因此,对SDBD相关特性和影... 详细信息

近年来,沿面介质阻挡放电(SDBD)用作大气压下气流控制的等离子体激励器因其众多的优点受到了广泛的关注.然而,国内外对沿面介质阻挡放电及其应用的研究尚处于探索阶段,对其放电特性的影响因素缺乏规律性的认识.因此,对SDBD相关特性和影响因素进行研究具有重要理论意义和应用价值.本文使用频率5～20 kHz,峰值电压0～30 kV的可调正弦交流电源激励大气压环境下的SDBD装置.通过调节激励电压大小,研究了其与SDBD放电特性之间的关系,对等离子体放电电流、放电形貌、功率损耗、诱导气流以及机械效率进行了分析.实验结果表明,SDBD消耗功率、放电强度和诱导气流均会随着激励电压的增大而增大,但机械效率存在先增大后减小的趋势,说明等离子体流动控制中研究中存在最佳效率点.

关键词：沿面介质阻挡放电放电特性功率损耗诱导气流

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