电弧等离子体具有能量密度高、工作气体种类多、压力范围广等优点,在危废处理、热喷涂、金属焊接、辅助燃烧等领域有广泛的应用。然而,受自磁压缩和热箍缩效应的影响,电弧等离子体的特性参数（温度、压力、密度等）梯度大,电弧弧柱径向收缩在几个毫米范围内,这极大地限制了其在材料制备、粉体球化等领域需要大尺寸热等离子体的应用。本文通过自主设计的多电极直流电弧等离子体发生器,研究了多弧等离子体的放电特性,诊断了多弧等离子体的温度场和流场分布,并开展了多弧等离子体球化二氧化硅颗粒的研究。具体工作内容及结果如下:（1）自主研发了多电极直流电弧等离子体发生器,通过调节电极排布,实现了大尺寸电弧等离子体空间分布的调控。采用高速摄像结合弧电压同步采集,获取了多弧等离子体放电过程的信息,分析了多弧等离子体在不同电极排布情况下的典型放电状态和放电动态行为。结果表明,随着弧电流的增加,阴极弧主要表现为收缩状态,而阳极弧则会从收缩态向类扩散态过渡。在电流较低时,电弧主要分布在靠近多弧发生器放电区边缘的位置,随着电流的增加,电弧会趋向放电区中心延伸。在邻位无旋排布和对位有旋排布的多弧发生器中,电弧向放电区中心延伸,在放电区中心形成了高温区,多弧放电的波动剧烈。这种多弧发生器中,电极烧蚀的整体情况良好,阳极烧蚀较阴极更加明显,且阳极烧蚀位置在电极尖端的铜锥面上,而阴极烧蚀主要发生在电极尖端嵌入钨棒的表面。（2）应用数据统计、快速傅里叶变换、相关性分析和短时傅里叶变换对多弧电压信号进行分析。结果表明,多弧等离子体放电的弧电压与弧电流呈现正相关关系,弧电压频域信号中的低频（0.05～20kHz）部分,主要是由于电弧-电弧之间的再击穿、阳极弧（或阴极弧）与其相邻阴极弧（或阳极弧）的搭接次序发生改变、以及电弧向放电区中心延伸导致。多弧电压信号的相关性分析表明,弧电压信号的相关系数呈现出先上升后下降的规律性变化,但是这种变化没有固定的周期。（3）通过对标准温度法和相对谱线法的详细剖析,提出了联合两种方法的改进温度场诊断方法,即先由标准温度法得到电弧放电图像的灰度值与电弧放电发射光谱辐射强度值的线性关系,再将这个线性表达式代入相对谱线法中结合多弧放电图像,求解出多弧等离子体的温度场。采用发射光谱仪对四种电极排布的多弧等离子体放电区中心的发射光谱信息进行采集,使用玻尔兹曼斜率法诊断等离子体的电子激发温度为8 ×10~3～1.2×10~4 K、使用斯塔克展宽法诊断等离子体的电子密度在1022 m-3量级,判断多弧等离子体处于局域热力学平衡状态。（4）分析了颗粒物与多弧等离子体中的相互作用过程,应用粒子示踪测速技术对多弧等离子体射流区的流场进行诊断。选取阈值分割和距离变换算法对等离子体中的颗粒物进行识别,获得颗粒的位置信息。基于最近邻和路径平滑思想改进多帧粒子跟踪算法,明晰了多弧等离子体射流区的流场分布。结果表明,多弧等离子体中的颗粒物飞行速度集中在1～7m/s之间。诊断所得颗粒物的流场分布与实际观测结果一致,说明多帧粒子目标跟踪算法诊断该系统中的颗粒物流场是合适的。（5）开展了多弧等离子体球化二氧化硅颗粒的研究,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、粒度分布仪等设备对SiO2的球化效果进行表征。结果表明,SiO2颗粒的球化率与弧电流呈正相关,且SiO2颗粒经球化后会发生结晶态到非晶态的转变。SiO2的非晶转化过程是一个先缓慢转变,达到临界值时迅速完成非晶态转变的过程。经过等离子体处理之后的SiO2颗粒,其平均粒径增大。