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　　图6 电子引发温度随放电气体中氩气体积分数的变革№ 6 Effectofargonfractiononelectronicexcitationtemperature放电的放 电强度 ，低落介质 否决放 电的击穿 电压。
　　45O0
　　所以跟着氩气体积分数的增加 ，殽杂气放 电强度加强 ，电子能量增加 ，电子引发温度升高。
　　△E
　　 　　摘 要 ：为了研究介质 否决放 电中各类影 响因素对 电子引发 温度 的影 响纪律 ，成立 了介质否决 放电尝试 系统 ；操作成立的尝试系统丈量了介质否决放电的发射光谱 ，推导 出 电子激 发温度 与发射光谱 的彼此关 系公式 ，进而计 算出介质否决放电时的 电子引发温度 ；通过改变尝试条件测 量 了不 同工况下 介质 否决 放 电的发 射光谱 ，得 出放 电 中的电子引发温度随驱动电压幅值 、气体 流量 以及氩气 含量 的变革纪律 。计 算功效 表白 ：介 质否决放 电等离 子体 中的电子引发温度随驱动电压幅值 、氩气体积分数 的增 大而提高 ，随气 体流量的增加 而低落 。
　　保持尝试根基条件稳定，改变驱动电压 幅值得到的介质否决放电中的电子引发温度随驱动电压幅值的变革干系如图 4所示。
　　图 5 电子引发温度随放电气体流量的变革
　　[83刘 勇，何 湘宁 ，马 飞．介质否决放 电和大气压辉光放 电的阐明 和仿真[J]．高 电压技能 ，2005，31(6)：55—58．LIU Yong，HE Xiangning，M A Fei．Analysisand simulationofdielectricbarrierdischarge and atmosphericpressure glow dis—charge[J]．HighVoltageEngineering，2005，31(6)：55—58．[93莹丽芳 ，齐玉妍 ，赵 增超 ，等．发射光谱 研究氩气 ／氛围殽杂气体介质 否决放 电能量传 递进程 [J]。光谱 学与光 谱分 析，2008，28(11)：2491-2493．
　　DONG Lifang，QIYuyan，ZHAO Zengchao． Studyonenergytransferinargon／airindielectricbarrierdischargebyopticale—missionspectra[J]．SpectroscopyandSpectralAnalysis，2008，28(11)：2491-2493．
　　2．1 用发射光谱计较介质否决放电电子引发温度由于光谱相对强度的丈量在技能上 比绝对丈量要容易的多 ，因而它被遍及用 于丈量等离子体中的电子引发温度 Te。假设所研究 的电子速度切合麦克斯韦漫衍 ，原子的束缚 电子能级上 的漫衍也切合波尔兹曼漫衍_2
　　保持尝试根基条件稳定 ，改变放 电气体流量得到的介质否决放电中的电子引发温度随放电气体流量的变革干系如图 5所示 。
　　图 1 等离子体助燃鼓励器放电尝试系统示意图n 昏 1 Experim ents~ tem ofplasma assistedcombustion actuatord~charge
　　将这些数据代入式(1)，可计较获得氛围／氩气殽杂气介质否决放电中的电子引发温度约为 3528K。
　　[4]DuttaA，ChoiI，UddiM，eta1．Cavityflowignitionandflame—holdingin ethylene-Airby a repetitively pulsed nanosecond dis—charge[C]ff47thAIAAAerospaceSsiencesMeetingandExhib—it．0rlando，FL，USA ：AIAA ，2009．
　　XIA Shengguo，HEJunjia Non—thermalplasmacombustionen—hancement[J]．HighVoltageEngineering，2007，33(10)：109—115．
　　气体积分数 ( )得到 的介质否决放电中的电子引发温度随殽杂气中的氩气体积分数的变革干系如图6所示 。
　　1 尝试 系统与设备
　　设压强 为一个大气压 ，放电间距为 10mlTl，pdg为1019．45Pa·m。尝试 中在截面积稳定的环境下 ，通过提高供气压力来增加气体流量。放电间距必然 ，跟着尝试段 中压强的增加 ，气体的击穿 电压也 随之增大。所以在驱动电压幅值和频率必然的环境下，跟着气体流量的增大 ，放电次数 低落 ，放 电减 弱，电子引发温度低落 。
　　2)介质否决放电的电子引发温度随气体流量
　　波长为 763：5nlTl的谱线为 2王)6—1S5的跃迁 ，引发能对应的波数为 106237．6cm～，统计权重为 5，跃迁几率为 24．5×10S～；波长为 772．4D_ITI的谱线为万方数据高电压技能 HighVoltageEngineering图 2 氛围+10％氩气介质否决放电图像
　　2．4 氩气含量对电子引发温度的影响
　　№ 5 E cetofgaslfow onelectronicexciattino temperature从图 6可以看出，放 电区电子引发温度 跟着殽杂气中氩气体积身分的增加而升高。按照文献[22]
　　iF．g4 E ectofdrivingvoltageonelectronic
　　图 4 电子引发温度随驱动电压幅值的变革
　　[3]汤 杰 ，段忆翔 ，赵 卫 ，等．介质否决放电等离子体加强 引擎燃烧技能的劈头研究[J]．高 电压技能 ，2O1O，36(3)：733—738．TANG Jie，DUAN Yixiang，ZHAO Wei，eta1．Studyofdielec—tricbarrierdischargenonequilibrium plasma—assisted com bustionformoreefficientengine[J]．HighVoltageEngineering，2010，36(3)：733—738．
　　5000
　　介质否决放电是有绝缘介质插入放电空间的一
　　==扎A 厂 ； (2)
　　的尝试功效 ，在氛围 中插手氩气可 以增加介质否决万方数据宋振兴，何立明，赵兵兵 ，等．介质否决放电中工况对 电子引发温度影响的纪律 17616500
　　excitation tem perature
　　介质否决放电发生 的活性粒子不只包罗正 、负离子 ，尚有具备更高能量的电子 ，高能 电子更容易把基金 扶助项 目：国度 自然科 学基金 (50776ioo)。
　　2 尝试功效与阐明
　　电压 幅 值 ／kV
　　每一 expc一 4
　　[7]KlimovA，BityurinV，GrigorenkoA，eta1．Plasmaassistedcombustionofheterogeneousfuelinhigh—speedairflow[c]∥47th AIAA AerospaceSciencesM eeting and Exhibit． Orlando，FL，USA ：AIAA ，2009．
　　等离子体助燃鼓励器放 电尝试测试 系统如 图 1所示 ，尝试 利用 的 电源 为毫秒 脉 冲等离 子体 电源CTP-2000K，驱动电压幅值为 27kV，频率为 10kHz。
　　一 g一 mexp( )。 (1)
　　在介质否决放电的放电间隙的氛围 中插手必然量的氩气 可 以显著地 提高 放 电效 率 ，增 强光谱 强度L2引，所以放 电间隙 的介 质气体 回收 的是氛围 +( )=10 的氩气殽杂气 ，殽杂气质量 流量 为 18g／s。图 2和图 3别离给出的是等离子体助燃鼓励器介质否决放电的放电图像和 680~980nrn范畴内的发射光谱。选用强度较高的属于氩原子 同一个电离层级的两条较 为清 晰的谱线 763．5nro和 772．4nm来计较电子引发温度。
　　分数的增大而提高 。
　　随驱动电压幅值的增大而提高。
　　骠
　　4000
　　2．2 驱动电压幅值对电子引发温度的影响
　　Fig．2 Dielectricbarrierd~hargeofairand10％ argon2P2一lS3的跃 迁，引发能对应 的波数 为 107496．5cm_。，统计权重为 3，跃迁几率为 11．7×10 S [2引。
　　64
　　所 以 ’
　　的增加而低落。
　　一 -厂 。 (3)
　　长链有机物的化学键打断，产生一系列 的裂解回响而生成小分子燃料 和 自由基放电 ]，所 以高能 电子的引发温度是助燃鼓励器助燃结果的一个要害技能指标 。而大气压下的介质否决放 电发生的等离子体属 于 n-LTE(non-LocalThermodynamicEquilibrium)等离子体 ，n-LTE等离子体不满意 Maxwel1漫衍，属于非局部热力学均衡等离子体 ，对付这种等离子体 ，从严格意义上来说 ，没有温度 的观念。但 由于习惯的缘故 ，人们照旧继承把温度 的观念引入到介质 否决放电中。在介质 否决放电中，人们通 常利用 的几个温度为 ：电子温度 、引发温度 、振动温度、动弹温度和表观温度。引发温度、振动温度和动弹温度 可以通过等离子体 的发射光谱来计较 ，这时把介质否决放电当作是 LTE等离子体的，可以按照两条谱线的相对强度计较 出一个引发温度，这个引发温度应该领略为电子平均能量[6引。美 国俄亥俄州立大学的万方数据宋振兴 ，何立明，赵兵兵 ，等．介质否决放电中工况对电子引发温度影响的纪律AinanBao等[1利用 FTIR接收光谱和可见发射光谱举办了 CH ／氛围 、C2I-h／氛围 、co／氛围殽杂气 的非均衡 RE'等离子体助燃试验。莫斯科航空动员机中心研究所 的 A M Starik等[1阐明 了超音速流 中气体放电发生 的引发态氧气分子对 H ／O2殽杂气的燃烧强化浸染。2007年 ，河北大学的董丽芳等口按照动弹光谱 的强度漫衍，确定 了动弹能级上粒子的最大机关数位置 ，研究了动弹温度随外加 电压和放电气压的变革 。上海交大的谢维杰 。。用发射光谱诊断技能阐明白氧气放电等离子体中存在的化学活性物质。本文等离子体助燃鼓励器放 电光谱尝试 中回收双介质层平行板布局，丈量 了介质否决放 电发射光谱 ，研究不 同驱动 电压幅值 、气体 流量 、氩气含量等放电条件对 电子引发温度 的影响纪律 ，有助于提高介质否决放 电发生高温电子 的温度，优化等离子体助燃鼓励器 ，为等离子体助燃 的实际应用奠基基 础 。
　　通过丈量介质否决放电的发射光谱 ，团结 电子引发温度与发射光谱 的彼此干系公式，计较 出了放电时的电子引发温度 ；同时操作光谱丈量 的要领研究了差异驱动电压 幅值 、气体流量 、氩气含量等放 电条件对电子引发温度的影响纪律。计较功效表白：
　　尝试回收平行板双介质层条形 电极布局，为 防备沿面放电，将 电极外貌匀称包围一层硅胶涂层。主要参数包罗电极长度 z(40mm)，电极宽度 d(5mm)，电极头部圆角直径 D(5mm)，电极厚度 h(0．018mm)，绝缘介质为聚四氯 乙烯基板 ，其厚度为 1InIn、介 电常数为 3．5，绝 缘硅 胶厚 度 (4mm)。分 别使 用Tektronix公司的高压探针 P6015A和电流探针组合TCPA300+TCP312丈量放电的电压和电流 ，利用数字示波器 DPO4014记 录。放 电发 射光谱 由 OceanOptics公司的 CCD四通道光谱仪丈量 ，丈量范畴为180~1120nnl，光信号 由光纤导入 ，由 CCD举办转化，然后由 USB接 口接人计较机，回收 AvaSoit7．2软件对丈量举办节制并显示光谱 ，本尝试 中光谱仪积分时间为 1000ms。

　　[6]兰宇丹 ，何 立明，丁 伟 ，等．氩气含量对氛围介质否决放 电发射光谱的影响-IJ]．光谱 学与光谱阐明 ，2011，31(4)：898—901．LAN Yudan，H E Liming，DING W ei， eta1． TheInfluence ofargonfraction ontheemissionspectroscopoyofairdielectricbar—rierdischarge[J]．SpectroscopyandSpectralAnalysis，2011，31(4)：898—901．
　　从图 4可以看出，跟着驱动电压幅值 的增加，殽杂气介质否决放电中的电子引发温度险些是线性升高 。这是因为在氛围／氩气殽杂气介质否决放电中，跟着驱动电压幅值 的增加，放电强度增加 ，放 电功率增加。而气体介质否决放电中的放 电功率主要是为电子提供能量。因此 跟着放 电驱动 电压幅值 的提高，介质否决放电中的电子能量增加 ，则电子引发温度升高。
　　种气体放电 ，介质可 以包围在 电极上或悬挂在放电空间里 ，这样 ，当在 电极上施加 足够高的交换 电压时，电极 间的气 体就会 被击 穿而形 成介 质否决 放电I1]。介质否决放 电不需要真空设备就能在较低的温度下得到化学回响所需的活性粒子，可用作等离子体助燃鼓励器 ，促进燃料与氛围的掺混 ，增加火焰流传速度 ，加强燃烧不变性和提高燃烧效率，扩大焚烧范畴、低落排气污染_5]。
　　24 32 40 48 56
　　图 3 氛围+10％氩气介质否决放电发射光谱
　　要害词 ：介质否决放 电；电子引发温度 ；电子平均能量 ；光谱 ；驱动 电压 ；气体流量 ；氩气含量0 引言
　　6000
　　式中，k为波尔兹曼 常数 ，为 13．8yJ／K； 、 为 m和 能级的粒子密度 ； 、 为粒子处于 、，z能级的统计权重 ；E(m)、E()为相应能级 的能量。在等离子体辐射光谱 中，选取一对属于同一种原子及其离子的谱线，谱线强度漫衍可暗示为：
　　iF．g3 Airnad10％ argondielectric[IRrrierd~chargeemission spectrum
　　1)介质否决放电中等离子体 中电子引发温度
　　糍 (5)
　　式 中， 为发射光谱的波长 ，AE=E(m)一E(")。
　　3500
　　XU Xueji，CHUDingchang．Gasdischargephysics[M]．Shang—hal，China：Fudan U niversity Press，1996．[2]夏胜国 ，何俊佳．非平 衡等离 子体燃 烧强化 [J]．高 电压技能 ，2007，33(10)：109—115．
　　莨
　　r5]CapitelliM ，FerreiraC M ，GordietsBF，eta1．Plasmakineticsinatmospheregases[M]．Berlin，Germany：SpringerVerlag，2000．
　　3 结论
　　E1]徐学基 ，褚定 昌．气体 放 电物理[M]．上 海 ：复旦 大学 出书 社 ，l996．
　　ProjectSupportedby NationalNaturalScienceFoundation ofChina(50776100)．
　　保持尝试根基条件稳定，通过改变殽杂气中氩
　　式中，h为普朗克常数，为 6．626×10 J·s； 、别离是电子从 m、 能级到 r能级的 自发跃迁辐射频率 ； 、A 别离是相应的跃迁几率。式(1)、(2)、(3)联立，则可获得两条谱线强度之 比为
　　从图 5中可以看出，殽杂气介 质否决放电的电子引发温度随放 电气体流量的增加而低落 。按照帕邢定律 ，气体的击穿 电压是气压 P和放 电间隙间隔的乘积(pdg)的函数。按照文献[1]，气体的击穿电压在 pdg> 1_33Pa·m的环境下是线性增加的。
　　参考文献 References
　　2．3 气体流量对电子引发温度的影响
　　5500
　　3)介质否决放电的电子引发温度随氩气体积