近些年来,等离子体的物理化学特性在生物医疗、环境保护以及材料处理等领域有着越来越重要的应用,但针对生物医疗等精密应用场景,仍存在有效化学成分种类少、控制难等瓶颈问题,而针对环保等规模化应用,又存在功耗高、能效低等瓶颈问题。在上述应用中,绝大多数情况下都要求等离子体在常压空气条件下产生,等离子体中的化学物质组成基本上以源于氮、氧气的原子、分子为主,并含有微量的源于水分子的物质。而在那些主要基于化学效应的等离子体应用中,仅仅依靠提高自由电子密度、扩大等离子体的产生范围这些物理特性是远远不够的。在这一背景下,本文提出通过气体放电焦耳热作为热源,实现液体工质的沸腾相变,并将其产生的气液两相流通入常压等离子体内,从而改变等离子体中的物质组成。焦耳热是多数放电过程的伴生现象,在技术上可来自放电系统本身而不额外增加能量消耗,从而十分适合对等离子体环保等能效要求高的应用场景。对等离子体医疗等场景而言,焦耳热可控且无害,也具备较好的兼容性。因此,这种将新的物质成分引入等离子体的方法,能够一定程度上提高能效、降低系统复杂程度。此外,等离子体热源气液两相流的物理过程和相变、传热机制,及其对大气压等离子体影响机理等科学问题,也是很值得探索的多学科交叉新主题。为解耦简化、研究基础现象和机理,本文通过一个独立的热源加热氯化钠水溶液,观察和分析气液两相流物理过程,及其对另外一个常压等离子体区域的状态影响情况,主要的研究工作如下:第一,气液两相流对常压等离子体状态影响的实验系统设计和搭建。针对准确分析和诊断沸腾演化过程以及等离子体状态的难点问题,本文采用纹影分析系统来对实验过程进行特征诊断。本文根据光学干涉诊断原理,并结合具体实验需要,搭建出了一套功能完善的纹影分析系统,并在原有双光束干涉诊断光路的基础上进行了适当的变化与改进,增添了扩束装置以获得更大的诊断区域,使其更加适用于对实验过程进行诊断研究。第二,以气体放电焦耳热作为热源的气液两相流高速纹影与成像实验研究,发现了沸腾过程的演化规律,并实现了气液两相流的产生。本文以气体放电等离子体产生焦耳热作为热源进行沸腾实验,来对管内的氯化钠水溶液进行加热。同时利用高速相机对沸腾管不同部位的演化过程进行动态观测,并利用搭建好的纹影分析系统对管口区域进行了特征诊断。实验发现了以等离子体作为热源的沸腾过程的演化规律,即管内液体在气体放电焦耳热的作用下从产生气泡到液面上升再到产生两相流的过程。第三,沸腾气液两相流对常压等离子体的影响机理实验研究。针对常压空气条件下等离子体内化学成分的种类与控制问题,本文将沸腾产生的气液两相流通入等离子体区域中,分别利用高速相机、纹影分析系统以及光谱诊断系统对其实验现象进行了动态观测、特征分析以及参量诊断,得到了引入两相流后等离子体分布区域、密度参数以及化学成分的变化情况。实验对比了将气液两相流通入等离子体区域前后的状态变化,得到了气液两相流对常压等离子体理化特性的影响情况。