【摘 要】
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近年来,作为非热平衡等离子体放电技术,大气压等离子体射流（Atmospheric Pressure Plasma Jets,即APPJs）受到国内外学者的广泛关注。该等离子体打破了传统狭小放电空间的局限,不再像传统的等离子体放电那样依赖真空腔室;放电产生的等离子体接近室温,可用于温度敏感材料的处理;这种放电技术可以使得放电区域与处理区域分离,且具有高稳定性。等离子体射流在生物医学、表面处理等领域具
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近年来,作为非热平衡等离子体放电技术,大气压等离子体射流（Atmospheric Pressure Plasma Jets,即APPJs）受到国内外学者的广泛关注。该等离子体打破了传统狭小放电空间的局限,不再像传统的等离子体放电那样依赖真空腔室;放电产生的等离子体接近室温,可用于温度敏感材料的处理;这种放电技术可以使得放电区域与处理区域分离,且具有高稳定性。等离子体射流在生物医学、表面处理等领域具有广阔的应用前景。为了研究影响射流形态的因素,国内外学者围绕大气压等离子体射流做了大量的实验以及数值模拟研究工作,结果表明:在大气压等离子体射流中,等离子体羽（plasma plume）的形状和传播特性在很大程度上取决于驱动电极所构建的电场,在介质管外放置环形电极可以激发等离子体放电,并促使流注或称电离波（streamer/ionization wave）在介质管内和管外传播,以及增强与环境气体以及待处理物体之间的相互作用。随着人们对等离子体放电特性认识的深入,一些亟需解决的新问题不断出现,需要更深入的实验和数值模拟研究。本文采用二维流体模型模拟了针-多环电极下的等离子体射流放电的时空演化过程。本论文第三章第一节,在针-环电极模型下,研究了环电极数目及位置对氦气APPJs放电特性的影响。介质管外放置多环电极可改变介质管内部的电势梯度（即电场）,进而影响放电强度、流注行为及羽流（plume）形成。（1）等间距地依次增加环电极个数可以增加介质管内的等离子体传播距离,产生更长的等离子体羽;（2）相同长度的介质管外插入的环电极个数越多,流注传播的速度越快;（3）保持环电极个数一定,环电极之间的排布越密集且靠近上游,等离子体传播的距离降低,但瞬时速度提高,如果相邻环电极间距过大超过临界值,构建的电场则不足以支持等离子体射流继续传播。本论文第三章第二节,在单针-四环电极模型下,研究电压极性对等离子体传播的影响。结果表明:（1）在环电极接地的情况下,针电极上施加的正脉冲电压幅值增大,等离子体传播速度提高,传播距离也越远;（2）针电极和环电极上施加幅值不同的正极性的脉冲电压,与降低针电极上的脉冲电压幅值且环电极接地情况等效;针电极和环电极分别施加正负脉冲电压,与增加针电极上的脉冲电压幅值且环电极接地情况等效;（3）将环电极依次交替施加正、负脉冲电压,若电势梯度达到了击穿值,则相邻的环电极会直接放电,进而相邻放电通道融合,此时放电模式为典型的介质阻挡放电。本论文第三章第三节,在针-四环电极模型下,进一步研究了接地环电极宽度对放电的影响,结果表明:（1）环电极越宽,等离子体在环电极附近形成的阴极鞘层越薄,电子密度的峰值更靠近介质表面,因而射流的环状结构更明显;（2）两种电极宽度下,等离子体射流均出现四个速度峰值（位于环电极所在位置附近）。在放电初期,宽电极下的流注传播更快,之后速度反而减小。随着放电的进行,两种电极宽度下的流注传播距离差距在不断缩小,可以观察到宽环电极的后三个速度峰值比窄电极略小。
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