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摘 要

大气压等离子体射流是近年来兴起的一种新型的等离子体发生技术，由于其低温特点和良好的可控制性使其在应用领域表现出某些优势，是目前国内外等离子体发生技术和应用领域的研究热点。但就目前而言，大气压等离子体射流受复杂实验条件的影响，影响因素较多。因此研究大气压等离子体射流的仿真与实验对今后大规模的投入生产应用具有重要的意义。

本文分析了高频射流不同阶段的放电特性，解释其电气原理，建立了高频射流的电气模型和动态仿真模型。分析对比实验和仿真结果，发现仿真和实验结果一致，验证了仿真模型的正确性。并进一步对外电极形式、外电极位置、内电极长度和频率等因素的影响进行了仿真研究。

研究表明外电极为铜皮、外电极距离管口45mm、内电极为长电极（170mm）时放电效率最高。经分析原因在于：外电极为铜皮时，电极面积最大，产生流注通道更多。外电极距管口距离d=45mm时，距离适中，有足够的等离子体产生且离管口较近。内电极为长电极是为了放电产生的等离子体更快达到管口，活性粒子衰减的更少。电源频率越大时，电子在反应过程中得到的能量越多，单位时间内碰撞的次数越多，反应越激烈，同时放电空间的消耗功率和传输电荷在增大。

关键词：高频射流 放电特性 电气模型 仿真模型 影响因素

Simulation study of factors affecting atmospheric argon plasma jet discharge

Abstract

Atmospheric pressure plasma jet in recent years, the rise of a new type of plasma generation technology, because of its excellent low-temperature characteristics and application areas can be controlled so that it exhibits some advantages, is the current domestic and plasma generation technology and applications hotspot. For now, however, is affected by atmospheric pressure plasma jet complex experimental conditions, the impact of many factors. Therefore, the study of atmospheric pressure plasma jet simulation and experiment has important significance for the future of large-scale production applications.

This paper analyzes the characteristics of high frequency jet discharge at different stages, explaining its electric principle, the establishment of a high-frequency electric jet model and dynamic simulation models. Analysis and comparison of experimental and simulation results and found consistent simulation and experimental results verify the correctness of the simulation model. And further affect the external form of the electrode, the outer electrode position, the electrode length and frequency factors were simulated.

Research shows that the outer electrode for copper, the outer electrode distance 45mm nozzle, an inner electrode is long electrode (170mm) is the highest discharge efficiency. By analyzing the reason: the outer electrode for copper, electrode area is the largest, the streamer channel more. The outer electrode distance nozzle distance d=45mm, moderate distance, there is sufficient plasma generated from the mouth and close. The inner electrode for long electrode for plasma discharge generated faster to nozzle, active particles decay less. The power supply frequency is larger, more energy electron obtained during the reaction, the more the number of collisions per unit time, reaction more intense, and the discharge space charge in the increase of power consumption and transmission.

Key Words: High frequency jet; Discharge characteristics; Electrical model; The simulation model; Influencing factor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 等离子体射流放电概述 1

1.1.1 等离子体 1

1.1.2 新型等离子体源 2

1.1.3 大气压低温等离子体射流 3

1.1.4 应用 4

1.2 国内外现状 5

1.3 本文研究内容 6

第二章 等离子体射流等效电气模型建立 8

2.1 实验装置和测量装置 8

2.2 电气模型 9

2.2.1 大气压Ar中高频射流放电特性分析 9

2.2.2 射流放电电气模型 10

3.1.3 射流放电阶段的等效电路图 11

2.3 参数计算 12

2.3.1 利用等效电气模型计算参数 12

2.3.2 利用Lissajous图计算参数 15

第三章 等离子体射流动态仿真模型建立 17

3.1 Simulink仿真模型的简介 17

3.1.1 Simulink介绍 17

3.1.2 仿真模型的建立 18

3.2 氩气中等离子体射流阶段仿真实例 19

3.2.1 射流阶段阶段 19

3.3 本章小结 21

第四章 等离子体射流放电影响因素研究 22

4.1 外电极形式影响仿真研究 22

4.1.1 放电特性 22

4.1.2 放电功率与传输电荷 24

4.2 外电极位置影响仿真研究 25

4.2.1放点特性 25

4.2.2 放电功率与传输电荷 26

4.3 内电极长度影响仿真研究 27

4.3.1 放电特性 28

4.3.2 放电功率与传输电荷 29

4.4 不同频率影响仿真研究 30

4.4.1 放电特性 30

4.4.2 放电功率与传输电荷 32

4.5 结果讨论 33

4.6 本章小结 35

第五章 结论 36

参考文献 37

致谢 39

第一章 绪论

1.1 等离子体射流放电概述

1.1.1 等离子体

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