宏观粒子在等离子体中的输运模型研究

建立了等离子体中宏观粒子的输运模型，计算了粒子沉九的加速度、速度和时间，得出了粒子收集的判据和沉降过程中提纯效应可提高很多的结论。这对等离子体的工业应用具有重要的意义。     

宏观粒子在等离子体中的纯化模型研究

从宏观粒子和微观粒子的输运现象及等离子体化学入手 ,建立了宏观粒子沉降过程中的纯化模型 .计算了各类粒子的浓度的径向分布、加速度、速度、沉降时间及杂质的去除总量 .结果表明 ,对于纯度为 99%的Si Ge合金颗粒中的杂质总量可去除 97%左右 .计算结果与实验结果接近     

宏观粒子在等离子体中的纯化模型研究

从宏观粒子和微观粒子的输运现象及等离子体化学入手，建立了宏观粒子沉降过程中的纯化模型，计算了各类粒子的浓度的径向分布、加速度、速度、沉降时间及杂质的去除总量。结果表明，对于纯度为99％的Si-Ge合金颗料中的杂质总量可去除97％左右。计算结果与实验结果接近。     

硅粉在鞘区内的纯化速率模型

分析了粉粒在反应区的沉降过程,导出了沉降的最大速度及时间的公式,给出了离子在不同位置上的平均动能及粒子通量.还对高能中性粒子在鞘区内的行为进行了详细的分析并得出在不同位置上的平均动能和通量.它可用于计算空间不同位置处包括离子和高能中性粒子的刻蚀速率,计算结果表明高能中性粒子在很大的空间范围内其刻蚀作用大于离子.在阴极电压为2 300 V的情况下,一次沉降的最大刻蚀量可达50层原子、刻蚀速率1.1×1016/(cm2.s-1),这对粉粒在等离子体中的表面刻蚀和纯化都具有一定的意义.     

肺叶支气管堵塞时非球形微米粒子在人体上呼吸道中的沉降

在真实的人体上呼吸道模型中模拟了正常情况和肺叶支气管堵塞时的流场和粒子沉降.利用粒子形状因子研究了平静呼吸和肺叶支气管堵塞情况下上呼吸道流场分布以及球形微米粒子和非球形微粒子的沉降.肺叶支气管的堵塞情况分为左肺叶支气管堵塞、右肺叶支气管堵塞、左上、左下、右上、右中、右下肺叶支气管堵塞7种情况.非球形粒子的形状因子越小,沉降率越高;肺叶支气管堵塞时会影响流场分布,增加粒子人体上呼吸道内整体沉降率,且明显影响粒子的沉降部位;一侧肺叶支气管堵塞基本不会改变主气管及以上部位的粒子的沉降却能明显增加其它支气管的粒子的沉降;进一步表明微米粒子在人体上呼吸道内的沉降机制主要以拖拽作用下的惯性撞击为主.     

电极尺寸对射流等离子体放电的影响及其在涤纶亲水研究中的应用

大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响：通过改变接地电极宽度,探究其对射流长度、放电强度的影响;通过增强型电荷耦合器件(ICCD)对放电时空演化进行分析;通过发射光谱分析放电产生的特征谱线。结果表明：当接地电极的宽度为1.5 cm时,射流长度最长;在射流3 mm处,有较强的羟基活性粒子浓度。利用大气压脉冲射流等离子体处理涤纶织物表面,验证了气相等离子体中羟基含氧基团与涤纶表面亲水处理效果的正相关性,为等离子体中活性粒子的控制和开发工业用等离子体源提供了参考。     

非平衡等离子体与煤热解反应机理

通过对非平衡等离子体及发生在内部过程的理论分析，讨论了煤在非平衡等离子体内热解制乙炔的机理，提出了这种复杂的多相反应不象一般的非平衡等离子体反应主要由活性粒子参与，而是通过等离子体中粒子的平动能将煤粒加热，使煤的挥发释放，挥发分进一步与等离子体中的活性粒子发生作用，最后裂解形成乙炔。活性粒子直接与煤粒作用难以发生煤的直接裂解。     

光化线强度法研究大气压等离子体射流的氧原子浓度

等离子体射流产生的众多活性粒子中,氧原子是化学活性非常强的氧化剂,也是生成其他含氧活性粒子的基础,因此确定氧原子浓度及其时空分布对提高等离子体射流的应用效率具有重要意义.针对于此,本工作利用单电极等离子体射流产生了实心结构的等离子体羽,利用高分辨光谱仪采集了放电的发射光谱.结果表明,等离子体羽中确实含有氧原子等活性粒子.采用光化线强度法通过比较氧原子谱线(777.4 nm)和氩原子谱线(750.4 nm)的强度比研究了等离子体中氧原子浓度.结果表明:等离子体羽中的氧原子浓度随着距离喷口距离的增加先减小后增大;固定其他实验参数的情况下,氧原子浓度随着外加电压峰值和工作气体流量的增加而增大;当工作气体中掺入空气后,等离子体羽中氧原子浓度随着空气体积分数的增加先增大后减小.结合放电机制,对以上实验现象进行了定性分析,所得结果对于大气压等离子体射流的应用具有重要意义.     

基于化学平衡的等离子体助燃计算与分析

研究了非平衡等离子体助燃的机理,并用最小Gibbs自由能理论对注入粒子后甲烷的燃烧进行了计算。对注入不同量粒子后燃烧温度和燃烧产物的分析证明,等离子体所具有的化学动力学特性可以加快反应的进行,增加燃烧温度和降低燃烧污染物的排出,从而验证了等离子体在航空发动机燃烧室中助燃的可行性。     

初始温度对O2等离子体形成过程的影响

在O2等离子体物理化学模型的基础上,对不同初始温度下O2等离子体中的主要粒子的形成过程进行了数值模拟,跟踪各种主要成分粒子浓度随时间的变化,得到了初始温度对等离子体主要带电粒子和中性粒子浓度的影响规律.计算结果表明:随着初始温度的升高,O2等离子体中各种主要成分粒子浓度的变化规律相似,粒子浓度变化趋势受初始温度影响不明显.e、O、O2、O+随时间增长浓度变化比较大,O-、O2-、O2+、O*、O2*等随时间增长浓度变化相对较小,但最终都达到一定的平衡状态.     

等离子体中在极板上运动的介质颗粒的带电量测量

采用直流放电产生均匀等离子体,研究下极板上运动的带电颗粒的带电量问题.通过分析带电的介质颗粒发生碰撞运动时的碰撞轨迹,进而得到颗粒运动的相对速度等参量,最终求得颗粒的带电量Q,Q为10⁶~10⁷ e.实验结果对深入研究尘埃等离子体中带电颗粒的各种复杂运动提供了依据.     

介质颗粒在尘埃等离子体金属棘轮中的运动

通过实验研究了等离子体环境中金属棘轮对介质尘埃颗粒的整流过程.单分散聚苯乙烯颗粒悬浮在处于等离子体环境中的金属棘轮通道内,通过调节气压和放电功率实现了对颗粒的整流,颗粒在锯齿通道内做可控性定向运动.实验中只观察到颗粒的逆向运动.由于金属棘轮电势低,其表面较厚的鞘层对颗粒形成较强的约束,颗粒受到的非平衡切向离子拖曳合力更大,这将引起颗粒更快的定向运动.实验结果为建立尘埃等离子体棘轮模型奠定基础.     

等离子熔射ZrO2粒子飞行状态

在熔射过程中．粉末粒子的温度、速度、空间分布等是影响沉积效率和熔射质量的直接因素．文中以等离子熔射ZrO2粉末为例．利用CCD技术和双比色原理．对粒子飞行特性进行在线检测．采用正交实验方式，研究氩气流量、氢气流量和工作电流对粉末粒子的温度、速度的影响规律．结果表明，氩气和氢气的流量分别是影响粒子速度、粒子温度的主要因素，而电流变化对粒子温度、速度也有一定影响．     

高频感应热等离子体中颗粒运动和加热的研究

颗粒在热等离子体中运动和加热的研究，有广泛的工业应用价值。本文通过颗粒与热等离子体相互作用的计算，给出了颗粒在热等离子体中运动轨迹和加热历程的一些数值模拟结果，为有效控制颗粒的运动轨迹和在高温区的停留时间，提供了依据。     

相对论电子在螺旋磁场中的辐射

从运动荷电粒子产生的流出发 ,导出相对论电子和相对论电子集在等离子体及真空情况下曲率辐射的能量谱及辐射总能量 ,分析了等离子体对辐射的影响 .并着重用曲率辐射公式讨论了在磁流体吸积盘的特殊螺旋强磁场中的辐射特点 .     

推广的N个时间的哈密顿原理和正则变换群

提出了一种相对论经典等离子体统计力学,给出含Ｎ个原时τ１（ｌ＝１,．．．,Ｎ）的推广的拉格朗日函数,哈密顿原理和正则变换群,Ｎ为体系的粒子数。     

阵列桥箔电爆炸过程数值模拟

为提高金属桥箔电爆炸的能量利用效率,增加桥箔电爆炸等离子体作用范围,设计了金属阵列桥箔结构,采用有限元流体动力学方法对金属阵列桥箔电爆炸过程进行了数值模拟.利用相变分数和考虑电离度、粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程,实现了金属导体在脉冲大电流作用下电爆炸产生等离子体及冲击波的数值模拟计算.对比分析了阵列桥箔在有加速膛通道和无加速膛自由场两种情况下的电爆炸等离子体流场特征及演化规律.计算结果表明,两种情况下等离子体束在叠加汇聚区压力较高,在无加速膛自由场中电爆炸初始冲击波速度和等离子体射流传播速度都较高;在有加速膛情况下,由于气体粘性作用,管壁附近存在一个高压低速边界层,加速膛通道内冲击结构较为复杂.     

不对称电极上尘埃等离子体颗粒分布

针对不对称电极射频(radio frequency, RF)辉光放电,通过构建二维尘埃等离子体鞘层模型,研究了不对称电极附近鞘层电势和电子密度等参量分布,并对鞘层中的颗粒进行受力分析,研究了尘埃颗粒在鞘层中的分布特征.结果表明：不对称电极鞘层附近电势具有棘轮势特点,颗粒受鞘层电场约束悬浮在鞘层内,其所在平衡位置处的电势呈现不对称周期性变化.通过对比不同大小的颗粒,发现小颗粒悬浮在鞘层较高位置成链状分布,大颗粒的平衡高度靠近极板,被“钉”到不对称电极产生的势阱中.