甲烷是一种具有广阔前景的能源。目前,将甲烷转化为液体化学品,以及以甲烷作为背景气体的非平衡等离子体射流正逐渐成为研究热点。本文首先通过零维全局模型研究了大气压室温下甲烷部分氧化为氧化物和合成气时,甲烷摩尔分数对等离子体动力学特性的影响。发现随着功率密度脉冲的周期性变化,电子密度和电子温度也呈现周期性变化。讨论了自由基,离子和稳态分子的数密度与仿真时间和CH4/O2摩尔比的关系。计算了原料气体的转化率,重要产物的选择性和收率以及生产甲醇和甲醛的最佳甲烷含量。此外,通过分析主导反应路径,发现CH3自由基是生成含氧化合物的关键中间体。随后,在第三章中,使用二维流体模型研究射流的推进机理以及甲烷流速对流注的影响。发现在主雪崩以及次级雪崩的产生过程中流注向前推进。当甲烷流速为2.5 m/s时,随着流注的前进,其头部结构从空心“圆环”形逐渐转变为实心“圆盘”形,而在20m/s时,流注头部始终保持空心“圆环”形。随着甲烷流速的增加,气体混合层中的空气含量有所降低。流注中的活性自由基和含有N原子或O原子的离子的产量减少,这使得流注头部的空间电荷密度变小,从而导致该处的局部电场减小。因此,流注传播速度随着甲烷流速的增大而降低。另外,在不同的甲烷流速下,流注始终在甲烷含量大于99.9%的甲烷核中向前传播。