旋转介质阻挡放电激励器研制及其放电特性研究

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介质阻挡放电在航空航天、材料表面改性、生物医学等领域有巨大应用前景,但目前在大气压空气中产生大面积均匀等离子体仍是难点。研究表明激励器结构参数的优化是提高放电等离子体特性的重要方式,本文基于自主研制的旋转介质阻挡放电激励器,研究了电极转速对放电特性的影响,结合放电图像和电学参数,讨论了旋转状态下放电的过程机制。根据所提出的长曝光时间下多个微放电通道灰度叠加方法,研究了电极转速变化时灰度均值、标准差及灰度强度曲线的偏度和峰度变化过程。结果表明,随电极转速增加,放电灰度强度降低,微放电通道分布均匀性提高。对微放电通道纹理特征分析发现,电极转速增加,放电区域面积增加,微放电通道斑点数量减少,在放电图像上表现出沿电极切向“拉伸”,径向“压缩”的效果。对旋转介质阻挡放电激励器在不同电极转速下的位移电流、传导电流和功率特性研究表明,位移电流的大小与电极转速无关;当电极转速增加,传导电流脉冲簇数量增加,电流有效值增加,且消耗功率也增加。电源与激励器结构的匹配频率为9 k Hz,此时电源功耗最低,电流有效值最小,且脉冲簇的数量也最少。针对放电图像中微放电通道斑点“拉伸”现象和传导电流脉冲簇变化提出三种可能的理论机制:第一,旋转过程中介质层电荷积聚区位置发生变化,使微放电形成通道的方向发生了变化,即微放电通道被拉伸;第二、考虑到旋转过程中电荷积聚区的移动,使得路径上种子电子数量增加,导致放电通道数量增多;第三、电极板气隙间空气形成流动,介质层表面的电荷分布发生变化,微放电通道增多,导致微放电通道分布的均匀性提高。
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