本文通过仿真和实验两个方面对大气压空气等离子体射流(空气APPJ)装置及其流体和放电特性进行研究，首先通过电场仿真得到APPJ枪的最佳电极参数，然后设计并制备了两种APPJ装置，利用高压交流电源激励成功产生了大气压空气等离子体射流，并通过实验研究其放电特性。主要研究内容归纳如下:
　　(1)仿真部分，包括静电场仿真和气流场仿真。首先是静电场仿真，在COMSOL Multiphysics仿真软件中建立针-金属喷嘴结构和针-环结构的二维轴对称模型，发现二者的电势和电场分布类似，但前者产生的最大电场强度明显大于后者。此外，还建立了预电离双高压电极结构的仿真模型并模拟了其电场分布。随后，基于针-金属喷嘴结构，研究针尖曲率半径、电极间距以及针电极直径等参数对电势和电场的空间分布的影响，发现针尖曲率半径对于场强最大值有较大影响。
　　然后是气流场仿真，主要针对Ar为工作气体。根据雷诺数的大小分为层流和湍流两个模块，分析和比较两种流动状态下气流速度分布和Ar摩尔分布。发现层流时速度分布和摩尔分布相似，随着流速增大轴向摩尔分数占总摩尔分数的比值增大;湍流时速度分布和摩尔分布则有显著差异，射流前段的速度分布呈发散状，而摩尔分布则更集中，流线图表明这是空气卷吸进入Ar气流的结果。接着本文模拟了不同喷口直径对APPJ特性的影响。
　　(2)实验部分，分别是针-金属喷嘴结构和预电离DBD结构的射流放电实验。首先利用高频高压AC电源激励针-金属喷嘴结构的等离子体枪产生大气压低温等离子体射流，产生APPJ的工作气体包括空气、N2和Ar，其中N2和Ar射流用来和空气射流作比较，包括射流长度、气体温度、放电电压等特性的比较。发现氮气和空气射流的各项参数较为接近，Ar射流的放电电压和功率远低于空气射流，同时其尺寸也较小。此后，分别改变调压器输出电压和空气体积流量，研究这两个变量对于射流气体温度、放电功率等特性的影响。
　　此后，将预电离双高压电极结构APPJ装置用于空气、氮气和氩气放电。结果表明，该装置能够击穿空气产生等离子体，但是放电强度较低，产生等离子体的体积也较小，基本上局限在介质管中。该装置利用N2和Ar放电时，都能产生气体温度为室温、长度较长的APPJ，与针-金属喷嘴结构相比，发现针-金属喷嘴结构更适用于氮气和空气放电，而DBD则适用于击穿电压更低的惰性气体放电，这一结论对应了前文中电场仿真的结果。
　　本文的研究内容为大气压空气等离子体射流装置的设计、参数优化提供了理论和技术支撑，对促进等离子体射流的发展具有一定的意义。