大氣壓冷電漿射流動力學的數值研究

《大氣壓冷電漿射流動力學的數值研究》是依託河北大學，由劉富成擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大氣壓冷電漿射流動力學的數值研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉富成
• 依託單位：河北大學

項目摘要

作為一種新興的低溫電漿發生技術，大氣壓冷電漿射流成為目前國際上電漿科學與技術領域內的研究熱點之一。本項目擬通過完善現有的電漿流體模型，採用數值模擬的方法研究大氣壓冷電漿射流產生、傳播以及相互作用等根本性問題。考慮氣流場和電場之間的相互作用，建立完整的大氣壓冷電漿射流模型，研究氣流、電壓、頻率、電極結構等外部參量在冷電漿射流中所起的作用；分析放電區和射流區之間的相互關係；研究不同放電模式下的射流特性；研究多個電漿射流之間的相互作用形式；數值研究較大尺寸冷電漿射流中的自組織斑圖結構，並利用非線性領域中的自組織原理以及分岔理論，從非線性動力學角度分析射流斑圖的形成原理。該研究結果將對推動大氣壓冷電漿射流的發展及其在眾多領域尤其是新興的生物工程以及環境工程等領域內的套用均具有重要意義。

結題摘要

建立了一個描述大氣壓非平衡電漿射流的物理模型，該模型包含了電漿模組、中性氣流模組、動力學模組以及外電路方程模組等四個模組。採用建立的電漿射流模型，數值模擬了單個電漿射流的產生和傳播過程，同時研究了電壓大小、電極形狀、電介質等放電參數對射流放電性質的影響。分析獲得了放電區與射流區之間的相互作用關係。數值研究了兩個相互獨立的射流之間的相互作用過程，探究了射流與不同界面的作用機理。獲得了介質阻擋放電形式下的兩種穩定斑圖放電模式：簡單斑圖和超點陣斑圖。同時利用唯象的反應擴散模型，理論分析了氣體放電中斑圖放電的形成機理以及相應的分岔過程。 在Physics of Plasams，J Phys. D: Appl.Phys等國內外權威性雜誌上發表論文12篇。本項目成果不僅推動了大氣壓冷電漿射流的發展，而且擴展了氣體放電電漿在非線性動力學方面的研究。其中關於超點陣放電斑圖的數值研究被選為Physics of Plasams雜誌當期的封面文章。