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基于空间周期性边界的DBD相关问题研究

作　者: 李兴旺
导　师: 叶齐政
学　校: 华中科技大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 介质阻挡放电空间周期性边界极性效应仿真模型水处理
分类号: TM83
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

介质阻挡放电(DBD)可以产生大面积非热平衡等离子体,在材料表面处理,生物杀菌,污染治理等方面具有良好的应用前景,近年来成为国内外学者研究的热点。本研究采用不同规格的不锈钢丝网实现了空间周期性边界条件的变化,研究了丝网尺寸、电压、频率、气压对放电的影响,并采用丝网辅助气液两相体DBD进行了靛蓝模拟废水处理。实验发现当网孔尺寸大于250μm时,微放电沿丝网规则分布,当网孔尺寸小于200μm时,微放电随机分布。随着电压和频率的升高,放电变强;随着气压的降低,起始放电电压降低,放电外貌变得弥散。在0.25Mpa氩气中观察到了明显的主峰现象,根据放电照片和电流波形推测认为,电极中心区域,电场比较均匀,属于辉光放电,形成电流主峰;而电极周围由于场强畸变,发生丝状放电,在电流主峰上迭加小峰。采用丝网电极结构,电流波形存在明显的极性效应。分析表明,由于非对称的电极结构使得在电压的正负半周放电强弱不同,进而电流波形不同。本文通过各电极结构在不同频率、电压情况下的电流波形分析,发现随着电压和频率的升高,极性效应减弱。分析了壁电荷、空间电荷和电晕放电对极性效应的影响。提出了适合本实验装置的DBD仿真模型,研究了产生极性效应的机制,认为壁电荷、空间电荷和电晕会在电压的正负半周使得气体间隙的电导率不同,相当于仿真模型中电阻不同,很好的仿真出跟实测数据一致的结果。通过丝网辅助DBD水处理实验研究,发现丝网的加入能够使得放电规则分布,当丝网密度小于5mm,放电变得随机。利用该实验装置进行了靛蓝废水处理,发现放电两分钟处理效果最明显。这为利用介质阻挡放电进行工业废水处理提供了一种新途径;其特殊的两相体形式,还可用于废气处理。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 气体放电简介  9-10
  1.2 气体放电基本理论  10-11
  1.3 DBD 简介  11-13
  1.4 DBD 电学特性及评判方法  13-16
  1.5 DBD 电路模型  16-17
  1.6 DBD 应用简介  17-18
  1.7 课题来源及意义  18-19
  1.8 论文的主要工作  19-20
2 空间周期性边界对DBD 的影响  20-32
  2.1 实验装置介绍  20-21
  2.2 丝网尺寸的影响  21-24
  2.3 电源频率的影响  24-25
  2.4 电源电压的影响  25-26
  2.5 气体压强的影响  26-28
  2.6 Lissajous 图分析  28-29
  2.7 放电功率分析  29-30
  2.8 小结  30-32
3 基于电流波形的DBD 极性效应分析  32-36
  3.1 极性效应的定义  32-33
  3.2 单介质和双介质极性效应分析  33
  3.3 低频情况下各电极结构极性效应分析  33-35
  3.4 小结  35-36
4 基于PSPISE 的DBD 仿真模型建立  36-43
  4.1 仿真模型  36-38
  4.2 均匀放电仿真  38-39
  4.3 大气压空气丝网2 号放电过程仿真  39-41
  4.4 0.25Mpa 氩气丝网2 号放电过程仿真  41-42
  4.5 小结  42-43
5 丝网辅助气液两相体实验研究及废水处理  43-51
  5.1 实验装置  43-44
  5.2 放电照片分析  44-45
  5.3 电源频率的影响  45-46
  5.4 Lissajous 图分析  46-47
  5.5 放电功率分析  47-48
  5.6 靛蓝废水处理  48-49
  5.8 结论  49-51
6 全文总结  51-54
  6.1 本文工作及结论  51-52
    6.1.1 空间周期性边界对DBD 的影响  51-52
    6.1.2 丝网辅助气液两相体实验研究及废水处理  52
  6.2 有待进一步改进的内容  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-61
附录1 攻读硕士学位期间已发表或录用论文  61

基于空间周期性边界的DBD相关问题研究

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