快波在等离子体中的传播

利用几何光学方法对离子回旋波频段内的快波在等离子体中的传播进行了研究.其中考虑了等离子体的热效应,给出了热等离子体色散关系,通过数值求解波迹方程得到了波在等离子体中传播的轨迹,得到在合适的波参数下,快波可以在等离子体中传播,并可以传播到等离子体中心处,而且波在等离子体边缘处被多次反射入等离子体中,形成多次吸收.     

电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应研究

电磁波与等离子体相互作用是等离子体隐身技术的关键技术,也是空天信息对抗的重要研究方向。采用时域有限差分法模拟了电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应,采用空间投射波法测量了C波段电磁波在非均匀等离子体中的衰减系数,分析了等离子体分布对衰减效应的影响。研究结果表明,非均匀等离子体相比于均匀等离子体对电磁波衰减效应更为明显,合理的等离子体分布有助于增强对电磁波的衰减作用。     

等离子体振子天线辐射场的数值模拟

对使用等离子体代替金属用来构成最基本的天线振子的可行性进行了分析,得出了在一定条件下等离子体天线可以取代金属天线的结论,参照传统金属天线辐射场的求解方法,代入等离子体特征参数对等离子体柱天线的电场辐射方向图进行了模拟,并分析了等离子体参数变化时对应辐射方向图的变化规律.模拟结果表明:等离子体天线辐射方向图会随着等离子体密度、碰撞频率等参数的变化而改变.等离子体天线因此具有辐射方向可控的特点.     

用于大气环境中的氮等离子体枪束流模拟

为了对等离子体应用设计提供依据,在局部热力学平衡条件下,应用差分网格法,通过解RNGk-ε方程模拟了用于大气环境中的氮等离子体枪的束流,得到了与实验测得的基本一致的等离子体束型.计算了不同气体流量条件下等离子体束流的温度场,并通过描绘等离子体束流中温度为600 K的边界得到了等离子体束型.结果表明:当流量F0.8 m3/h时,等离子体束型分布趋于稳定,此时能够为等离子体的应用提供较好的离子源.等离子束径在7~8 mm处达到最大,此处应为等离子体应用的最佳范围.     

船用等离子体发生器的设计

分析了以水为推进剂等离子体发生器内起弧放电过程、起弧放电条件和热量平衡关系, 提出了设计等离子体发生器时, 需要注意的两个问题. 等离子体发生器内水电阻要尽量大, 等离子体发生器的容抗要等于电源的感抗, 使电路发生谐振, 以使等离子体发生器两电极间获得最高电压, 保证等离子体发生器电极间能起弧放电; 当电源提供的能量大于等于水变成等离子体的能量时, 发生器喷口处的喷出物为等离子体和气体混合物, 从而要求等离子体发生器电极间的空腔尽量大且水在发生器内停留时间足够长以便从电源处获得足够多的能量, 但水电阻值变小, 不容易起弧放电. 通过4种等离子体发生器的制作、试验以及试验结果的对比, 建立了等离子体发生器模型并制作了等离子体发生器.     

离子回旋频段内热等离子体介电张量研究

给出了离子回旋频段内冷等离子体和热等离子体介电张量表达式,计算得到了其分布,并进行了对比.结果表明:热等离子体更能反映托卡马克等离子体的介电性质,在托卡马克离子回旋波电流驱动的相关研究中应尽量采用热等离子体模型.     

碳和钨等离子体在磁过滤弯管中的传输

测试了磁过滤弯管偏转碳和钨等离子体时导向磁场、弧流、偏压对磁过滤弯管等离子体输出量的影响关系,比较了碳和钨等离子体的传输特征,探讨了等离子体在磁过滤弯管中传输的影响因素.结果表明:随导向磁场增加,最佳偏压先是下降,而后趋于稳定;钨等离子体最佳偏压明显高于碳等离子体最佳偏压.     

等离子体柱天线的辐射特性

叙述了等离子体柱的产生,并对使用等离子体代替金属用来构成最基本的天线振子的可行性进行了分析。参考传统金属天线辐射场的求解方法,在简化的条件下求得了等离子体柱天线行波传输和驻波对称振子结构等离子体天线驻波传输的电场辐射方向图,结合方向图,分析了等离子体参数变化时对应辐射方向图的变化规律,证实了等离子体柱天线方向图的可控性,同时,也说明了利用等离子体柱天线进行信号传输有一定的应用价值。     

斜入射电磁波在大气等离子体层中的衰减

基于WKB近似方法,研究了任意角度入射的电磁波在覆盖金属表面的大气等离子体层中的衰减.讨论了适合等离子体隐身的等离子体密度模型,数值计算了电磁波在大气等离子体层中的衰减与大气等离子体层中的负离子、入射角度以及电子碰撞频率之间的关系,并给出了相关参数的电磁波衰减.     

钼和钛等离子体在磁过滤弯管中的传输

测试了磁过滤弯管偏转钼和钛等离子体时导向磁场、弧流、偏压对磁过滤弯管等离子体输出量的影响关系,比较了钼和钛等离子体的传输特征,探讨了等离子体在磁过滤弯管中传输的影响因素.结果表明:随导向磁场增加,最佳偏压先是下降,而后趋于稳定;钼等离子体最佳偏压明显高于钛等离子体最佳偏压.     

我校研制开发系列等离子体实验仪

随着科学技术的发展,等离子体的研究日益受到重视,等离子体物理已发展成为物理学的一个重要分支,作为高科技的各种等离子体技术,例如:等离子体物理气相沉积、等离子体表面改性、等离子体刻蚀、等离子体喷涂、等离子体电光源,等等,已广泛应用于各学科和国民经济建设的各个领域.为培养高等院校学生掌握和了解等离子的性质及等离子体参量诊断方法等基本知识,华中理工大学物理系在国家教委资助下,研制开发了系列等离子体实验仪,获得良好的效果.不仅满足本校需要,还可向其他高校和社会提供产品.该系列仪器包括—     

表面波等离子体天线物理特性的理论分析

根据表面波驱动等离子体的方法,建立一种表面波等离子体天线实验系统装置.在该实验系统中,根据等离子体天线的典型实验参数条件,从理论上对该表面波等离子体天线的特性进行了分析,包括:等离子体的电子温度、等离子体密度及其沿等离子体柱的分布情况、等离子体噪声及其对天线噪声的影响,以及等离子体天线的实际长度和导电率与表面波驱动的射频功率的关系.分析结果表明,等离子体圆柱的长度因射频功率的方根增加而增长,而沿圆柱的导电率呈线性关系.     

阵列式等离子体射流特性的研究

研究了大气压下阵列式等离子体射流特性,以实现和完善大气压下大面积的低温等离子体灭菌技术.采用MAXWELL 3D软件仿真及实验的手段,研究相关因素对各种阵列式等离子体射流特性的影响.包括在单管等离子体喷射中的一些基本影响因素(电压、气体流速等)和阵列式等离子体喷射实验中所特有的一些因素(气流均匀度、电极单元间距及电极布置方式).实验在大气压氦气环境下进行,然后通过专门研发的高频高压等离子体放电电源进行了介质阻挡放电.实验结果实现了大气压下阵列式等离子体喷射,证明了通过阵列式等离子体喷射方式来实现大面积等离子体灭菌技术的可行性.除此之外还得出了各种相关因素对阵列式等离子体射流特性的具体影响,用以完善阵列式等离子体射流技术,进行更大面积的灭菌处理.     

波在周期磁化均匀等离子体中的反射

采用分层介质方法处理周期磁化均匀等离子体层,研究了电磁波射向周期磁化等离子体层时电磁波的反射特性,分析了等离子体电子密度,电子碰撞频率以及外加磁场等因素对电磁波反射的影响,得出一定条件下等离子体密度和电子碰撞频率下等离子体对电磁波的反射特性。     

固体火箭尾焰等离子体特性影响因素数值

为研究固体火箭尾焰等离子体分布特性,采用CFD方法对不同工况下某型号固体火箭发动机尾焰进行了仿真,获得了尾焰流场温度及压强分布,并采用等离子体浓度模型计算了尾焰等离子体浓度分布。在此基础上,对尾焰等离子体频率进行了求解和分析,得到了其在尾焰轴线方向上的变化规律。分析结果表明,火箭尾焰等离子体特性对推进剂中Al含量的依赖性很高,随着推进剂中Al含量增加,尾焰温度升高,燃气电离度增加直至成为等离子体,尾焰等离子体区域范围增大;随着飞行高度的增加,尾焰等离子体区域位置后移。     

大气压介质阻挡放电等离子体射流源研究进展

大气压介质阻挡放电等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一.作为一种经济、便捷的等离子体产生技术,大气压介质阻挡放电等离子体射流对等离子体生物医学等新兴交叉学科的蓬勃发展起到了良好的推动作用.本文从大气压介质阻挡放电等离子体射流发生器结构设计入手,介绍了部分具有代表性的射流发生器的结构特点及设计思想,分析了不同构型射流源的优势与不足,总结了目前实际应用中大气压介质阻挡放电等离子体射流源特性提升所面临的挑战,并简要讨论了产生较大体积均匀稳定的氦和氩等离子体射流的发生器设计原则和基本特性.     

基于激光烧蚀的等离子体羽辉膨胀动力学机制研究

重点讨论了脉冲激光烧蚀技术中,在考虑等离子体电离效应时等离子体的空间动力学演化特征.首先将等离子体视为可压缩理想气体,根据局域质量守恒和动量守恒,给出了在柱面坐标系下的等离子体压力与空间数密度的变化规律.在此基础上,结合适当的边界条件,用解析法进行求解,得到了在考虑等离子体电离效应时的一组新的动力学演化方程.分析结果表明,电离度会使等离子体的速度沿各个方向都得到加速,等离子体的内部速度具有自相似表达形式.     

金属桥箔电爆炸等离子体流场实验研究

为了研究金属桥箔电爆炸等离子体流场特征,进行了金属桥箔电爆炸实验.利用基于纹影摄影技术的双脉冲光源等离子体流场结构测量系统,对桥箔电爆炸等离子体流场进行了照相观测,获得了不同时刻等离子射流和冲击波的物理图像.分析了等离子体流场变化规律,得到了等离子体及冲击波的特性参数.     

真空中铝锡合金激光等离子体的时间演化研究

利用时间分辨发射光谱法测量了真空环境中激光Al-Sn合金等离子体时间演化光谱,结合基于流体动力学方程和辐射输运方程的多元素激光等离子体辐射流体动力学模型及程序,模拟了Al-Sn合金等离子体在真空中的膨胀演化,实现了不同电荷态Al、Sn离子在等离子体演化过程中离子密度和等离子体温度的空间分布诊断.结果表明,理论模拟的谱线强度及其时间演化规律与实验结果符合较好,理论重构的不同时间延迟下离子密度和等离子体温度的空间分布图像可以直观地呈现多元素等离子体中不同电荷态离子在等离子体中的演化过程,预期可为多元素情形下的激光等离子体辐射特性及其应用提供帮助.     

激光焊接等离子体简化电流模型及应用

等离子体控制是解决高功率激光焊接的关键技术。为完善对等离子体控制技术 ,对焊接过程中等离子体电流的形成进行了理论分析 ,并将等离子体导电过程简化等效为一个具有内阻的电源模型。采用 3 k W CO2 激光器在不同激光焊接规范下 ,依据测量得到的等离子体电流计算得到了等效电源电压和等效内阻。最后依据此模型成功实现了辅助磁场对等离子体的控制