交流介质阻挡中气流与放电丝通道的相互作用

【作者】 樊智慧； 刘一荻； 郭宏飞； 任春生；

【机构】 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室；

【摘要】 大气压介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是目前发展最为成熟的等离子体应用形式之一,尤其在航空航天等领域存在很大的应用潜力。实际应用环境中放电往往伴随着气流的作用,气流对等离子体放电强度,电荷分布,能量分布等又有着十分显著的影响。因此研究等离子体与气流的相互作用变得十分重要。实验分别采用平行板DBD及单极阻挡针板DBD,研究气流条件下放电特性及微放电通道(Microdischarge Channel,MD)分布的变化。激励电源为频率15 kHz交流电源,气流平行于平板电极引入。在平行板DBD实验中,气流的引入导致放电击穿电压降低,电流脉冲幅值减小,数目增加,对应MD数目增加。MD随气流流场呈条纹状分布,并且MD移动速度与气流速度成正比,当气流速度为5 m/s时,观察到MD移动速度为1 m/s。在针板DBD实验中,气流有利于增强正周期的类辉光放电而抑制负周期的流注放电,这主要是由于气流对空间正离子的分散作用。MD同样以正比于气流流速的速度向前移动,并且移动速度大于平行板DBD情况,5 m/s对应的MD移动速度约为3 m/s,这是由于此时不存在MD间的排斥作用。分析认为,气流作用于MD中的电荷导致了放电形态的改变。空间电荷首先在气流拖拽力作用下向前移动,面电荷很难直接被气流拖动,而是在空间电荷的静电耦合作用下向前缓慢移动。放电特性会随电荷分布的改变而改变,进而在气流作用下形成击穿电压更低且更为弥散的放电形式。更多还原