表面介质阻挡放电等离子体流动控制技术是一种新型流动控制技术,在航空航天领域有着广泛的应用前景。研究表面介质阻挡放电的放电机理,对其在航空航天领域的应用与推动均有重要意义。本文仿真研究了纳秒脉冲激励下的表面介质阻挡放电微观发展过程,研究了放电起始时刻、起始位置,对表面电荷分布等微观物理量演化规律背后的物理机制进行了分析与讨论;仿真研究了不同电压幅值、结构参数下的放电微观发展过程,讨论了上述参数对表面电荷分布等微观物理量演化规律的影响,结果表明:在正极性脉冲激励下,放电通道从高压电极边缘激发,激发的放电通道与高压电极组合成类似锯齿电极结构,使高压电极表面局部场强出现两侧几乎为0,中间取极大值的突起现象;放电起始位置由于受到参与气体电离过程的电子数密度约束,使放电通道并非严格起始于电场最强的高压电极边缘的下顶点,而激发于电场稍弱、电子数密度更高的电极边缘上侧,具体位置受电场分布的影响;由于正离子在介质表面积累并形成表面电荷,使附近电场减弱,气体电离产生的带电粒子减少从而导致电流下降;在脉冲电压的下降沿,空间的残余电荷所在区域形成“虚拟阳极”,与高压电极之间形成反向电场,产生负向通道并形成负向电流。脉冲电压幅值增大时,外电场增强使气体电离过程愈加剧烈,放电通道的形成时间缩短使放电提前;由于气体电离产生更多正离子在介质表面积累,使表面电荷密度增大。电极间距增大时,外电场减弱使放电延迟;由于电场线沿水平方向被拉伸,放电起始位置受到参与电离过程的电子数密度约束减弱,使放电起始位置下移;由于通道到达地电极外边缘时向介质表面靠拢,故放电通道覆盖长度有所增加。地电极宽度增大时,放电通道覆盖长度增大导致大于30 k V/cm的强电场区分布范围更广,气体电离产生更多带电粒子进入高压电极,使电流幅值增大。相较于条状电极结构,环状电极结构下的外电场被削弱使放电延迟,放电起始位置有所上移;放电通道沿介质方向的覆盖速率更快;靠近高压电极的表面电荷密度增大。地电极环内半径增大时外电场增强,放电通道的形成时间缩短使放电提前;放电区域覆盖长度随着地电极环内半径增大而减小,放电通道覆盖面积近似线性增大。