Developing the science and technology of small plasma sources

来源 :13th Asia-Pacific Conference on Plasma Science and Technolog | 被引量 : 0次 | 上传用户:sky_xuky
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  Over the last few decades small size plasma sources (i.e.~mm to ~ cm diameter) have been developed and applied to a variety of research fields ranging through materials processing and plasma medicine to electric propulsion.These discharges can be generated using a broad range of frequencies (direct current,radiofrequency,microwave) and gas pressure (from atmospheric pressure to orders of magnitude lower).Since plasma breakdown and steady-state depend on the pD factor (pressure x distance) high pressure operation yields small volume collisional discharges (i.e.jets,filaments,arcs...) while low pressure operation allows larger volumes of plasma to be generated.Power coupling,particle transport and steady-state properties greatly vary with external parameters and developing the science and technology aims at tuning the discharge properties for each application using a variety of techniques (spectroscopy,momentum diagnostics,computer fluid dynamics,particle in cell simulation techniques).
其他文献
现有的研究表明,直径10微米量级的夹杂是高强钢超高周疲劳裂纹起源的主要诱因之一。在实际应用中,加工以及磨损造成的微小表面缺陷,其尺寸往往达到或超过这一量级,即构件表面缺陷对疲劳裂纹萌生和疲劳寿命将有显著影响。因此,研究表面微小缺陷对高强钢超高周疲劳的影响具有重要的意义。本文对一种高强度车轴钢进行了超高周疲劳实验研究,通过显微硬度计压坑法和钻孔的方法在试样表面引入了不同的表面缺陷。实验结果表明,小于
层流向湍流转捩的预测与控制一直是流体力学中研究的前沿课题之一,其中感受性阶段为边界层流中的转捩过程提供了初始条件,它决定着湍流形成和发展的物理机制。到目前为止,三维边界层内感受性问题的数值和理论研究都要比二维边界层内感受性问题的研究少很多;而且,在自然界和实际工程问题中绝大部分的转捩过程都是发生在三维边界层流中,所以研究三维边界层内的感受性问题是相当重要的。
在边界层流中的感受性问题一直是层流向湍流转捩研究的热点问题之一,而真实的转捩过程大多发生在三维边界层流中;后掠平板边界层是一种典型的三维边界层,研究其感受性过程具有相当重要的理论意义和实际价值。
本文研究了非线性惯性力对潮汐响应的作用,发现非线性可以抑共振附近的制潮汐响应和潮汐耗散,指出以前的线性计算高估了潮汐耗散。该结果对理解双星系统的演化有帮助。
附于顶面的粘性薄液膜在重力和表面张力作用下存在瑞利-泰勒不稳定性问题。由线性稳定性理论可知,当Bond数大于临界值时液膜会失稳产生悬垂液滴,而液滴的准稳态演化可最终滴落。采用VOF方法对二维液膜的数值模拟显示,即便当Bond数小于临界值,大幅值扰动仍会使液膜失稳产生悬垂液滴。本文通过优化顶面边界条件和数值实验,在超临界和大扰动幅值情况下得到了稳态液膜,实现了阻止液膜失稳滴落的目的。
火箭基组合循环发动机(RBCC)具有火箭发动机高推重比和吸气式冲压发动机高比冲的优势,是未来可重复使用的空天运输和临近空间高超声速飞行的动力解决装置之一。在RBCC发动机中,空气来流与燃气在燃烧室的驻留时间极短,如何快速高效混合对于提高燃烧效率至关重要。针对超声速混合层掺混效率低的问题,提出了利用凹腔的自激振荡特性作为外加激励来增强混合的方法。
在涉及流动的很多工程应用中,全面理解流动结构变化和不稳定机制至关重要。然而在大多数数值模拟和物理试验中,对壁湍流的形成过程进行精确分析,量化地提取湍流结构非常困难。采用基于线化Navier-Stokes方程的小扰动稳定性分析在进行稳定性分析和相干结构研究时,需要计算大型矩阵的逆和及其特征值。从转捩前期到完全发展湍流区流动中非线性相互作用很关键,而基于传统的线性稳定性理论无法进行相应的稳定性分析。
全球大洋环流的混合率一直以来都是海洋研究的重点,因为它的大小是控制海洋环流强弱的关键因素,进而解释大洋环流的驱动机制。本文通过实验室模型水平温差驱动的热对流(简称水平对流)来模拟纯粹海表温差驱动下的大洋环流。通过改变不同的表面热驱动强度Ra以及宽高比Γ,寻找到一个重要的普适的参量:修正深度比η,定义为表面温度边界层(海洋表面温跃层)厚度除以对流水槽(海水)的深度,再除以表热比(表面加热/冷却面积占
本文采用直接数值模拟方法,对钻石型粗糙元诱导的超声速边界层转捩进行了研究,该实验在NASA超声速低湍流度风洞(SLDT)中进行,来流马赫数为3.5,噪声度小于0.5%.数值模拟的粗糙元下游增长最快的扰动波发展和形态分布与实验吻合良好,结果表明偶模态主导粗糙元下游的边界层转捩.本文还研究了在相同来流噪声度条件下,不同的来流噪声频谱分布对粗糙元诱导转捩的影响规律.
粘性平行流动线性稳定性研究中经典的Orr-Sommerfeld方程(OS方程)的数值解法目前已经比较成熟.早期的解法主要是有限差分和一些特殊正交基函数展开的谱方法,从上世纪70年代以来S.A.Orszag又提出了切比雪夫多项式展开的谱方法,并通过tau方法实现边界条件,通过配置法降低编程和计算的复杂性.由于该方法精度高、计算量小而得到了广泛的应用.但切比雪夫配置法和tau方法在某些情况下会算出虚假