题目: 大气压沿面放电光电特性及应用研究
摘要： 大气压沿面型介质阻挡放电中产生的非平衡等离子体，使之在很多工业领域获得了巨大的技术突破：臭氧制造以净化空气、污染控制、材料表面处理、等离子显示屏等。同时沿面型介质阻挡放电除了具有上述特点外，它还可以在不存在机械活动部件的条件下将电能转化为空气的动能，避免了传统机械设备结构复杂、产生噪声和震动、易磨损、易故障等缺点，在飞机起降、风力发电等空气动力学领域具有十分巨大的发展前景，目前得到了学术界和工程界的广泛关注。
鉴于上述的广泛应用特点，本课题以大气压下沿面型介质阻挡放电的应用为目的而展开，通过分析沿面型介质阻挡放电的放电结构，搭建了沿面型介质阻挡放电的实验研究平台，在此平台基础上对其相关特性和影响因素进行了一系列实验和相应的理论分析。其中包括对沿面型介质阻挡放电的放电机理和气流加速原理进行研究，建立了沿面型介质阻挡放电的等效电路，并推导了放电功率的计算公式；对沿面型介质阻挡放电相关影响因素进行了系统的实验研究，给出了不同外加电压幅值、频率、电极宽度、电极间距和介质的相对介电常数时不同结构下，沿面型介质阻挡放电的电气特性。
关键词： 沿面放电、介质阻挡放电、等离子体、光电特性、电路等效
- 前言
介质阻挡放电又称无声放电，通常是在电极表面覆盖一层薄的电介质来产生放电过程，能够在高气压和很宽的频率范围内产生体积大、能量密度高、均匀和稳定的低温等离子体。介质阻挡放电研究与应用已经有近百年的历史，在很多工业领域获得了巨大的技术突破，同时其广泛的应用范围也大力推动了介质阻挡放电的研究发展。
2.研究的目的及意义
介质阻挡放电能够在大气压条件下产生具有高能量电子的非平衡等离子体，目前在很多工业领域获得了广泛的研究和应用。沿面型介质阻挡放电作为一种新型的介质阻挡放电形式，除了具有上述特征外，近年来发现其在应用等离子体实现主动气流控制方面具有独特的优势，在飞机起降、风力发电等空气动力学领域具有光明的发展前景。当前，沿面型介质阻挡放电等离子体气流控制技术以其经济、高效和高可控性引起了各方面的高度关注，激发了新的研究热潮，但其物理过程、作用机理等尚没有统一理论。因此，对沿面型介质阻挡放电相关特性和影响因素进行研究具有重要理论意义和应用价值，从而为沿面型介质阻挡放电的应用打下基础。
3.国内外同类研究概况
上世纪90年代，美国Roth小组研究并完善了一种大气压介质阻挡放电—沿面型介质阻挡放电，并于1994年申请了专利，称之为“大气压辉光放电等离子体”。报告指出，沿面型介质阻挡放电能够推动周围气体流动，产生速度达到数米每秒的垂直于壁面的气流。Tennessee大学于1996-1998年与NASA兰利研究中心合作继续开展大气压均匀辉光放电表面等离子体控制边界层的实验研究。沿面型介质阻挡放电等离子体激励器可用作主动流动控制设备，目前对等离子体激励器实验研究包括大量的平板实验、不同形状电极的实验、增大机翼的升力实验、低压涡轮叶栅流动分离控制实验以及机身上的实验等。1998年Tennessee大学研究小组首次测量了沿面型介质阻挡放电产生的气流速度。Litvinov研究了非常规布局的等离子体气动激励器在不同气压条件下的放电特性与体力特性，Bonds对不同绝缘材料的等离子体气动激励器进行了优化设计。
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