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大气压N_2-O_2混合气纳秒脉冲表面介质阻挡放电建模仿真 被引量:11

Modeling of Nanosecond Pulsed Surface Dielectric Barrier Discharge of N_2-O_2 Mixture at Atmosphere Presuure
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摘要 大气压N2-O2混合气ns脉冲表面介质阻挡放电(SDBD)机理是等离子体气动激励与流动耦合作用机制研究的重要内容。为此,耦合等离子体化学反应动力学方程和考虑能量的等离子体漂移-扩散方程组,建立了大气压下N2-O2混合气ns脉冲放电的2维模型。考虑15种粒子、对应的电子碰撞反应以及35个化学反应过程,得到了SDBD的伏安特性、电荷分布和能量分布。综合分析电荷及电子能量分布结果表明,高能电子撞击是产生离子的主要方式,而低能电子的累积和离子在电场驱动下的定向运动是使放电呈现非平衡的重要原因。将计算结果与实验获得的伏安特性数据、放电形态和光谱分析结果进行了比照分析,发现2者比较相符,验证了模型的可靠性。 It is an important issue to study the mechanism of surface dielectric barrier discharging(SDBD) in atmospheric N2-O2 mixtures when the coupling theory between plasma aerodynamic actuation and fluid flow is studied.Thus,coupling chemical reaction kinetic equations of the plasma with the drift-diffusion fluid equations which consider energy equilibrium,we put forward a two-dimensional model of SDBD in atmospheric N2-O2 mixture.Then,taking 15 species,35 chemical reactions and corresponding electron impact reactions into account,we obtained the VA characteristics,electron charge distribution,and electron energy distribution of SDBD.The results show that the impact of hot electron is the main source of ions,meanwhile,accumulation of low energy electrons on anode and the motion of ions driven by the electric field are important reasons of the non-equilibrium in the SDBD.The calculation results are compared with the VA characteristics,discharging profile,and spectrum analysis results obtained by experiments,and their consistence validates the correctness of the proposed model.
出处 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1716-1723,共8页 High Voltage Engineering
基金 国家自然科学基金(50906100 10972236) 高等学校全国优秀博士学位论文专项基金(201172)~~
关键词 大气压 表面介质阻挡放电 SDBD NS脉冲 N2-O2混合气 等离子体化学 仿真模型 atmosphere surface dielectric barrier discharge SDBD nanosecond pulse N2-O2 mixtures plasma chemistry simulation model
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