沿面介质阻挡放电表面电势产生机理研究

【作者】 闫慧杰； 杨亮； 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】 沿面介质阻挡放电(SDBD)是一种可以在大气开放环境中沿介质表面产生低温等离子体的常见放电形式。SDBD等离子体中带电粒子可以在表面电场作用下加速获得能量,并通过与气体分子的碰撞进行动量传递,即电流体力效应(EHD),产生离子风,使激励器在流动控制以及临近空间空气工质电推进方面表现出广泛的应用前景。然而目前SDBD等离子体激励器EHD性能较低,不能满足实际工程应用。对SDBD等离子体中表面电场特性进行深入研究有利于深入理解EHD效应的产生机理,并提出针对性的优化方案。目前国内外对SDBD等离子体在表面电场特性的研究正受到越来越高的重视。本文采用一种新型尖端电晕放电表面电势探针,对SDBD放电过程中产生的表面电势进行了实验测量,同时结合电学诊断及ICCD拍照技术,研究了表面电势在不同外加直流偏压下的变化规律,并对表面电势的产生原因做了深入分析。结果表明表面电势是由电极边缘类鞘层结构与等离子体延伸区域介质板表面电荷二者共同作用产生的。电极边缘处的电势主要受类鞘层结构中空间电荷的影响,而等离子体延伸区域的电势则主要受放电产生的表面电荷影响。放电过程中正负周期放电等离子体延伸长度的不对称性是产生表面电荷积累的主要原因。通过纳秒脉冲诱导击穿技术可以选择性地增强交流放电的半周期。正脉冲叠加于交流波谷处可以显著提升丝状放电半周期,进而提高表面电势,显著增强EHD效果。更多还原