Моделирование физических процессов в разряде, контролируемом диэлектрическими барьерами, при атмосферном давлении

• Автор: Майоров, Всеволод Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

1 Современное состояние проблемы исследования барьерного разряда

1.1 Общие свойства разряда, контролируемого диэлектрическими

барьерами

1.2 Структура филамента в неоднородном разряде

1.3 Однородный барьерный разряд

1.4 Переходы между различными формами разряда

2 Модель барьерного разряда

2.1 Общие свойства кинетики возбуждения и ионизации в барьерном разряде

2.2 Процессы взаимодействия заряженных частиц с поверхностью

диэлектрика

2.3 Одномерная модель барьерного разряда

2.3.1 Основные уравнения
2.3.2 Метод расчета
2.4 Модель радиально неоднородного разряда
2.4.1 Основные уравнения
2.4.2 Метод расчета
3 Одномерная теория барьерного разряда, однородного в плоскости электродов
3.1 Моделирование таунсендовского разряда в азоте
3.1.1 Кинетика возбуждения и ионизации
3.1.2 Роль поверхностных процессов
3.1.3 Пространственно-временная структура разряда

3.1.4 Влияние температуры газа и внешней цепи
3.2 Моделирование однородного барьерного разряда в гелии
3.2.1 Кинетика возбуждения и ионизации
3.2.2 Структура таунсендовского разряда
3.2.3 Структура тлеющего разряда
3.2.4 Влияние внешних параметров на форму барьерного разряда
4 Задачи двумерной теории барьерного разряда
4.1 Моделирование положительного стримера
4.2 Исследование барьерного разряда на устойчивость
4.2.1 Режимы разряда в одномерном приближении
4.2.2 Эволюция радиального возмущения в различных режимах разряда
4.2.3 Области устойчивости барьерного разряда
4.3 Однородный тлеющий разряд в азоте
4.3.1 Механизм образования однородного тлеющего разряда
4.3.2 Уширение электронной лавины за счет фотоэмиссии
4.3.3 Параметры разряда в фазе образования пространственного заряда
Заключение
Литература

Актуальность исследования. Источники неравновесной низкотемпературной плазмы, основанные на использовании газового разряда при атмосферном давлении, являются в настоящее время предметом интенсивного исследования, поскольку при их применении в технологических приложениях отпадает необходимость в использовании дорогостоящей вакуумной техники. Кроме того, появляется возможность плазменной обработки громоздких объектов, размеры которых не позволяют приемлемым образом воздействовать на них плазмой низкого давления. Одним из перспективных источников неравновесной плазмы при высоких давлениях является электрический разряд, контролируемый диэлектрическими барьерами (барьерный разряд).
В современной литературе [1,2] под барьерным разрядом полагают электрический разряд при высоком (от 0.1 атм до нескольких атмосфер) давлении, который протекает между близко расположенными электродами при подаче на них напряжения низкой (до 100 кГц) частоты, при этом один или оба электрода покрыты слоем диэлектрика. Наиболее часто в качестве диэлектрического барьера используются такие материалы, как стекло, А120з, а также керамика. Диэлектрический барьер, препятствующий короткому замыканию через воздушный промежуток, послужил основой для термина "Барьерный разряд".
Исследование разряда, контролируемого диэлектрическими барьерами, представляет не только прикладной, но и значительный научный интерес. Экспериментальное и теоретическое изучение пространственно неоднородного барьерного разряда дает возможность понять физические процессы в таком явлении, как стример, который является ключевым понятием при искровом пробое промежутков [3]. Такой объект, как однородный барьерный разряд, является интересным примером однородной газоразрядной плазмы,

2.4 Модель радиально неоднородного разряда
В настоящей главе строится гидродинамическая модель барьерного разряда, неоднородного как в направлении, перпендикулярном электродам, так и в радиальном направлении (Рис. 2.4). В модели используются цилиндрические координаты (х, г) в предположении об азимутальной симметрии.
зд 1вм риды
Рис. 2.4. Схема радиально неоднородного барьерного разряда.
Для двумерной модели разряда справедливы указанные в главах 2.1 и 2.2 факты, позволяющие упростить модель. Наиболее важным свойством барьерного разряда при атмосферном давлении является слабое влияние возбужденных состояний на скорость ионизации, что в большинстве случаев позволяет объяснить поведение барьерного разряда вообще без учета баланса возбужденных молекул. В случае двумерного моделирования, когда скорость счета является достаточно критическим параметром, подобная оптимизация модели становится особенно важной.
Г А
Диэлектрические / барьеры