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0.5%掺氨氩气脉冲介质阻挡放电特性的实验与仿真研究
1
作者 赵妮 田浩 +2 位作者 王婧 付强 常正实 《电工技术学报》 北大核心 2025年第21期6819-6831,共13页
等离子体具有工作温度低、电子能量范围分布宽等优势,已成为极具前景的氨气制氢技术,有效地调控等离子体对氨气高效制氢具有重要意义。该文采用方波脉冲电压驱动Ar-NH3介质阻挡放电(DBD),结合一维流体数值仿真研究了放电特性及产物分布... 等离子体具有工作温度低、电子能量范围分布宽等优势,已成为极具前景的氨气制氢技术,有效地调控等离子体对氨气高效制氢具有重要意义。该文采用方波脉冲电压驱动Ar-NH3介质阻挡放电(DBD),结合一维流体数值仿真研究了放电特性及产物分布。结果表明,一个放电周期内,在脉冲电压上升沿阶段,外施电压增加导致气体击穿,出现正电流脉冲;在脉冲电压下降沿阶段,自建电场主导产生负电流脉冲。放电演化过程呈现典型的辉光放电特性,电子密度、约化电场强度均在放电熄灭后的高电平起始阶段达到峰值,出现在阴极鞘层区附近。分析放电产物发现,主要粒子包括Ar*和NH3+以及中性粒子NH和NH2,目标产物H2主要产生在电压高电平阶段的阴极位降区附近,研究结果可为优化制氢效果和确定最优参数提供指导。 展开更多
关键词 脉冲介质阻挡放电 氨气制氢 放电特性 放电产物
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放电参数对大气压多脉冲介质阻挡放电特性的影响 被引量：9
2
作者 宋新新 谭震宇 +1 位作者 陈波 李清泉 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1793-1797,共5页
为了进一步了解大气压氦气多脉冲介质阻挡放电特性,采用数值模拟的方法对一维流体力学模型进行研究,分析讨论了外加电压的幅值和频率对放电电流脉冲的数目和相邻两个电流脉冲之间时间间隔的影响。模拟结果表明,外加电压幅值和频率不断... 为了进一步了解大气压氦气多脉冲介质阻挡放电特性,采用数值模拟的方法对一维流体力学模型进行研究,分析讨论了外加电压的幅值和频率对放电电流脉冲的数目和相邻两个电流脉冲之间时间间隔的影响。模拟结果表明,外加电压幅值和频率不断变化时,不仅电流脉冲数目发生变化,而且相邻电流脉冲之间的时间间隔也发生变化。随电压幅值的增大电流脉冲数目的增加,相邻电流脉冲间的时间间隔减小,随电压频率的减小电流脉冲数目增多,相邻电流脉冲间的时间间隔减小。此外,采用线性拟合的方法预估形成新的电流脉冲时刻的起始电压和频率,为实验研究多脉冲放电提供理论参考。 展开更多
关键词 多脉冲介质阻挡放电 数值模拟 放电电流脉冲数目 时间间隔 线性拟合法 预估
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脉冲参数对脉冲介质阻挡放电臭氧产生影响的数值模拟 被引量：6
3
作者 李鸣 彭邦发 +1 位作者 魏林生 章亚芳 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2659-2667,共9页
在脉冲介质阻挡放电产生臭氧的过程中,脉冲参数至关重要。为研究脉冲参数对其流光传播速度和臭氧分子浓度的影响,构建了1个由流体动力学模型和包含11种粒子、29个反应的反应模型组成的准2维动力学模型并进行了数值模拟。模拟结果表明：... 在脉冲介质阻挡放电产生臭氧的过程中,脉冲参数至关重要。为研究脉冲参数对其流光传播速度和臭氧分子浓度的影响,构建了1个由流体动力学模型和包含11种粒子、29个反应的反应模型组成的准2维动力学模型并进行了数值模拟。模拟结果表明：流光传播速度和臭氧分子浓度均随脉冲峰值电压的增大而增大,随脉冲上升时间的减小而增大,在模拟工况所得流光速度范围为4.2×104~3.57×105 m/s;脉冲宽度的变化对流光传播速度与臭氧分子浓度基本无影响,但减小脉冲宽度有利于提高臭氧产率;随着脉冲上升率的增大,在流光出现后并经历相同时间时对应的电场强度更大,流光的传播速度随之加快,同时臭氧分子浓度也由于氧原子产生速率的增大而增大。该研究可以为脉冲电源的选择和优化提供参考。 展开更多
关键词 脉冲参数 流光传播 臭氧产生 脉冲介质阻挡放电 平板型 动力学 数值模拟
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大气压氩氧脉冲介质阻挡放电等离子体中长生存时间活性氧粒子的演化机理 被引量：2
4
作者 王晓龙 谭震宇 +1 位作者 潘光胜 单春虹 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期904-913,共10页
大气压脉冲介质阻挡放电等离子体中,活性氧粒子的生成和调控对于等离子体在生物医学中的应用具有重要意义,而活性氧粒子的生成和调控又与他们在放电中密度的时空演化密切相关。因此,研究活性氧粒子在1个放电周期中随时间的演化十分必要... 大气压脉冲介质阻挡放电等离子体中,活性氧粒子的生成和调控对于等离子体在生物医学中的应用具有重要意义,而活性氧粒子的生成和调控又与他们在放电中密度的时空演化密切相关。因此,研究活性氧粒子在1个放电周期中随时间的演化十分必要。使用1维流体模型,模拟研究了氧气体积分数为1%情况下大气压氩氧脉冲介质阻挡放电等离子体中,所考虑的各粒子的空间平均粒子数密度在1个完整周期内随时间的变化。结果表明：电子e、Ar~＋、Ar_r、Ar_m和Ar＊等粒子均主要生成于脉冲的上升沿和下降沿,并随脉冲的关断继续演化而后缓慢衰减至0,而O、O_2（~1Δg）和O_3 3种活性氧粒子在脉冲关断以后仍大量存在于气隙中。因此,针对具有长生存时间的O、O_2（~1Δ_g）和O_3粒子,进一步研究了他们在1个完整脉冲周期内的生成与消耗途径及随脉冲参数的变化,分析了相应的机制。 展开更多
关键词 活性氧粒子 脉冲介质阻挡放电 脉冲参数 氩氧气体 1维流体模型
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高氧浓度下大气压Ar/O_2脉冲介质阻挡放电频率特性数值研究 被引量：11
5
作者 潘光胜 谭震宇 +2 位作者 王晓龙 潘杰 黄强 《电工技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第20期71-81,共11页
使用一维流体模型,研究了高氧浓度(1.0%~5.0%)下大气压Ar/O_2脉冲介质阻挡放电的频率(<100k Hz)效应。在所考虑的氧浓度和频率范围内,计算了放电电流密度以及四种(O、O(~1D)、O^2(~1Δg)、O_3)活性氧粒子产生与消耗的主要路径及其贡... 使用一维流体模型,研究了高氧浓度(1.0%~5.0%)下大气压Ar/O_2脉冲介质阻挡放电的频率(<100k Hz)效应。在所考虑的氧浓度和频率范围内,计算了放电电流密度以及四种(O、O(~1D)、O^2(~1Δg)、O_3)活性氧粒子产生与消耗的主要路径及其贡献随频率的变化。结果表明,一个电压脉冲周期中均发生两次极性相反的放电,并分别发生在外施电压脉冲的上升沿和下降沿。不同氧浓度下,第一次放电与第二次放电的放电电流密度峰值均随着频率的增加先减小后增大,即存在最小值,相应的频率定义为特征频率,并获得了二特征频率随氧浓度的变化。另外,在氧浓度为3.0%时,给出了四种活性氧粒子产生与消耗的主要路径及其在不同频率下相应的贡献。 展开更多
关键词 脉冲介质阻挡放电 氩氧气体 频率效应 一维流体模型
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大气压脉冲介质阻挡放电长脉宽效应研究 被引量：4
6
作者 单春虹 谭震宇 +2 位作者 潘光胜 王晓龙 潘杰 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期109-115,121,共8页
大气压脉冲介质阻挡放电已得到广泛应用,它的机理和放电特征一直是人们关注的课题。文中对长脉宽脉冲电压作用下氩气放电等离子体进行了模拟研究,以给出这一放电所具有的特征的理论估计。模拟使用了一维流体模型,并对边界条件作了较严... 大气压脉冲介质阻挡放电已得到广泛应用,它的机理和放电特征一直是人们关注的课题。文中对长脉宽脉冲电压作用下氩气放电等离子体进行了模拟研究,以给出这一放电所具有的特征的理论估计。模拟使用了一维流体模型,并对边界条件作了较严格的理论处理,这一处理使得在不同脉宽下计算的放电电流与实验符合得更好。应用建立的流体模型,分别对长脉宽和相应的短脉宽下的放电电流峰值、各粒子密度的空间分布、电场强度的轴向分布等作了计算和比较,对各态氩粒子的产生反应路径及其贡献进行了分析。文中研究表明:长脉宽下的计算结果与相应的短脉宽的结果呈现交换对称的特征;无论是长脉宽还是相应的短脉宽,放电模式均为典型的大气压辉光放电;改变脉宽对各态氩粒子反应路径的贡献影响较小。 展开更多
关键词 脉冲介质阻挡放电 氩气 脉冲宽度 一维流体模型
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纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体对超声速燃烧室中凹腔性能的影响 被引量：10
7
作者 周思引 车学科 聂万胜 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3032-3037,共6页
为考察纳秒脉冲介质阻挡放电(NP-DBD)等离子体对超声速燃烧室中凹腔性能的影响,在凹腔后壁面上部区域布置表面介质阻挡放电激励器产生等离子体,基于NP-DBD等离子体高斯分布热源模型,采用3维数值模拟方法研究了等离子体作用下燃烧室壁面... 为考察纳秒脉冲介质阻挡放电(NP-DBD)等离子体对超声速燃烧室中凹腔性能的影响,在凹腔后壁面上部区域布置表面介质阻挡放电激励器产生等离子体,基于NP-DBD等离子体高斯分布热源模型,采用3维数值模拟方法研究了等离子体作用下燃烧室壁面压力、凹腔阻力、质量交换率以及燃料分布的变化。研究结果表明,NP-DBD等离子体虽然降低了对称面处凹腔后缘波系强度,但结合凹腔后壁区域温度分布特征知等离子体热效应较弱,故整个凹腔波系受到影响较小;凹腔质量交换能力获得大幅提高,其阻力则略有减小;等离子体缩小了凹腔上方燃料的分布范围,凹腔下游燃料掺混效率有小幅提升。 展开更多
关键词 纳秒脉冲介质阻挡放电 超声速燃烧室 凹腔 等离子体 高斯分布 数值模拟
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平行磁场对脉冲针–板介质阻挡放电物理化学特性的影响 被引量：1
8
作者 姜楠 孙赟 +5 位作者 彭邦发 钱玉芬 李杰 商克峰 鲁娜 吴彦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1231-1240,共10页
为在大气压下产生高强度的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体,该文利用永磁铁产生平行于电场方向的磁场,用于增强纳秒脉冲针–板DBD等离子体的物理化学活性,并探究不同脉冲参数下磁场对等离子体特性的影响规律和... 为在大气压下产生高强度的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体,该文利用永磁铁产生平行于电场方向的磁场,用于增强纳秒脉冲针–板DBD等离子体的物理化学活性,并探究不同脉冲参数下磁场对等离子体特性的影响规律和机制。考察平行磁场辅助脉冲针–板DBD等离子体的动态演化特性,并从电学、光学和臭氧生成特性等方面研究了脉冲电压幅值、上升沿时间和下降沿时间等参数对平行磁场辅助脉冲针–板DBD特性的影响规律。实验结果表明:平行磁场通过磁化电子改变DBD等离子体特性;施加平行磁场后,针–板DBD中空间流光放电及介质表面流光放电强度增强;不同脉冲放电参数下,施加平行磁场对放电强度及臭氧产量均显示出增强效果,在短脉冲上升沿时间条件下平行磁场的增强效果尤为显著。 展开更多
关键词 脉冲介质阻挡放电 平行磁场 等离子体物理化学特性 脉冲上升沿时间 脉冲下降沿时间
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磁隔离触发式10kV级联型脉冲电源研制 被引量：5
9
作者 徐旭哲 周杨 孙鹞鸿 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期115-118,共4页
采用磁隔离触发式的级联型高压脉冲电源解决了每一级联单元浮动供电的问题,结构紧凑,触发方式简单可靠.利用磁耦合隔离的触发方式,触发信号一致性高,产生的截止偏压信号可以对绝缘栅双极晶体管进行可靠关断.同时,在每一级联单元附加切... 采用磁隔离触发式的级联型高压脉冲电源解决了每一级联单元浮动供电的问题,结构紧凑,触发方式简单可靠.利用磁耦合隔离的触发方式,触发信号一致性高,产生的截止偏压信号可以对绝缘栅双极晶体管进行可靠关断.同时,在每一级联单元附加切尾开关支路,降低输出脉冲高压的下降沿,提高级联型脉冲电源的适用性.研制的10kV 级联型脉冲电源,每一个级联单元的额定工作电压为1kV,总共10组.电压调节范围0～10kV,工作频率1～10kHz,脉冲电流0～20A,脉冲宽度5～50μs. 展开更多
关键词 级联型脉冲电源 磁隔离触发 微秒高压脉冲电源 脉冲介质阻挡放电
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冰脊形成过程数值模拟及NSDBD防护研究 被引量：1
10
作者 牛俊杰 郭琪磊 +2 位作者 石淼鑫 孔满昭 桑为民 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期307-317,共11页
冰脊会造成机翼气动性能的降低,是危害飞行安全的重要因素。利用结构化网格和中心有限体积法求解N⁃S方程获得空气流场,运用拉格朗日法获得水滴撞击特性,基于Messinger结冰热力学模型针对NACA 0012翼型的结冰进行了数值模拟,获得的冰型... 冰脊会造成机翼气动性能的降低,是危害飞行安全的重要因素。利用结构化网格和中心有限体积法求解N⁃S方程获得空气流场,运用拉格朗日法获得水滴撞击特性,基于Messinger结冰热力学模型针对NACA 0012翼型的结冰进行了数值模拟,获得的冰型与实验结果吻合良好,验证了计算方法的准确性与可行性。在此基础上,在NACA 0012翼型上设置防冰区并考虑防冰热载荷的作用,对大水滴条件下冰脊的形成过程进行了数值模拟,得出了环境温度、液态水含量和防冰热载荷对冰脊形成的影响规律。此外,通过在冰脊形成位置布置纳秒脉冲阻挡介质放电(Nanosecond dielectric barrier discharge,NSDBD)等离子体激励器,探究了在大水滴条件下NSDBD对冰脊的防护效果。研究结果表明:在大水滴情况下,环境温度的增加使得冰脊的范围增加而高度降低;液态水含量的增加使得冰脊的范围增大并且高度增加;防冰热载荷的增加可以增加防冰区内水分的蒸发,进而减少冰脊的生成;大水滴情况下可能由于水滴直接撞击至下翼面防冰区外进而导致冰脊的形成;NSDBD对空气进行加热,增加溢流水的蒸发,使得低液态水含量下形成的冰脊消失,使得高液态水含量下冰脊的形成位置推后。 展开更多
关键词 冰脊 Messinger热力学模型 数值模拟 防冰 纳秒脉冲阻挡介质放电
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