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摘 要

气液放电在不同的实验条件下，会产生不同成分和不同浓度的活性粒子，可以根据实际要求改变放电条件，因此研究气液放电的影响因素是非常有必要的，对于工业领域的应用具有很大的意义。本论文采用针-水电极作为高压电极，以乙醇作为液体电极，氮气作为工作气体，以纳秒脉冲电压作为工作电压。当改变电压、接地条件时，测量电压电流波形来分析气液放电的电学特性，拍摄发光图像和绘制发射光谱用以研究气液放电的光学特性。主要研究结果有以下几个方面：直接接地与间接接地条件下的瞬时功率、平均功率、发光强度随着电压幅值的增大而增大。在相同的电压幅值条件下，电学特性方面，直接接地放电电流大于间接接地放电电流；光学特性方面，直接接地发光强度高于间接接地，直接接地和间接接地气液放电产生的活性粒子成分基本一样，相同脉冲电压下直接接地发射光谱强度大于间接接地。

关键词： 等离子体 气液放电 接地条件 电学特性 光学特性

Research on the Influence of Liquid Electrode Type on Gas-liquid Discharge Characteristics under Different Grounding Conditions

Abstract

Gas-liquid discharge will produce active particles with different compositions and different concentrations under different experimental conditions. The discharge conditions can be changed according to actual requirements. Therefore, it is very necessary to study the influencing factors of gas-liquid discharge, which is very useful and meaningful for industrial applications. In this paper, needle-water electrode is used as high-voltage electrode, ethanol is used as liquid electrode, nitrogen is used as working gas, and nanosecond pulse voltage is used as working voltage. When the voltage and grounding conditions are changed, the voltage and current waveforms are measured to analyze the electrical characteristics of the gas-liquid discharge, and the luminescence image is taken and the emission spectrum is drawn to study the optical characteristics of the gas-liquid discharge. The main research results have the following aspects: the instantaneous power, average power, and luminous intensity under the conditions of direct grounding and indirect grounding increase with the increase of voltage amplitude. Under the same voltage amplitude conditions, the direct ground discharge current is greater than the indirect ground discharge current in terms of electrical characteristics; in terms of optical characteristics, the luminous intensity of the direct ground connection is higher than that of the indirect ground connection. Similarly, the intensity of the emission spectrum of direct grounding is greater than that of indirect grounding at the same pulse voltage.

Keywords: plasma; gas-liquid discharge; grounding condition; electrical characteristics; optical characteristics

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 气液放电 1

1.2.1 气液放电分类 2

1.2.2 气液放电的活性粒子 3

1.2.3 应用领域 4

1.3 气液放电的影响因素 5

1.3.1 溶液性质对放电特性的影响 6

1.3.2 工作气体对放电特性的影响 7

1.3.3 电极结构对放电特性的影响 7

1.4 本文研究内容和意义 10

第二章 实验装置与实验方法 12

2.1 针-水电极放电实验装置 12

2.1.1 放电反应器 12

2.1.2 配气系统 13

2.1.3 纳秒脉冲电源 13

2.1.4 电学测量系统 14

2.1.5 光学测量系统 15

2.2 实验方法 16

2.2.1 电气特性诊断 16

2.2.2 发光图像诊断 17

2.2.3 光谱特性诊断 17

第三章 接地条件对电学特性的影响 18

3.1 不同接地条件下放电的电压电流波形图 18

3.1.1 间接接地条件下纳秒脉冲电压变化对电学特性的影响 18

3.1.2 直接接地条件下纳秒脉冲电压变化对电学特性的影响 19

3.1.3 不同接地条件下的放电电流变化 20

3.2 瞬时功率和平均功率 21

3.2.1 间接接地条件下的瞬时功率 22

3.2.2 直接接地条件下的瞬时功率 23

3.2.3 不同接地条件下的平均功率 24

3.3 本章小结 25

第四章 不同接地条件下放电光学特性

4.1 发光图像 26

4.2 发射光谱 27

4.2.1 间接接地对光谱特性的影响 27

4.2.2 直接接地对光谱特性的影响 30

4.2.3 直接接地与间接接地光学特性的对比 30

4.3 本章小结 32

第五章 结论与展望

5.1 总结 33

5.2 展望 34

参考文献 35

致谢 38

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