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第一篇 放电及等离子体基础3

第1章 等离子体基础和气体放电理论&欧阳吉庭3

1.1引言3

1.2等离子体的一般性质4

1.2.1离子密度和电离度4

1.2.2电子温度和离子温度5

1.2.3等离子体的准电中性5

1.2.4等离子体鞘8

1.2.5放电等离子体中的基本过程9

1.2.6带电粒子的迁移和扩散11

1.3气体放电理论14

1.3.1汤生放电理论15

1.3.2流注放电理论19

1.3.3汤生放电与流注击穿之间的过渡26

1.4大气压放电等离子体27

1.5小结29

参考文献30

第2章 大气压射频气体放电数值模拟&张远涛31

2.1引言31

2.2常用理论与算法34

2.2.1描述大气压容性射频放电的基本方程34

2.2.2以电流为输入参数的流体模型38

2.2.3以电压为输入参数的流体模型40

2.2.4以功率为输入参数的流体模型42

2.2.5粒子种类与反应集合的选择43

2.3放电物理特性的数值模拟45

2.3.1放电模式及其转化45

2.3.2频率效应与尺度效应49

2.3.3射频微等离子体的结构51

2.3.4脉冲调制射频放电等离子体52

2.4放电化学活性的数值模拟56

2.4.1主要活性粒子的演化特性56

2.4.2活性粒子产生的频率与尺度效应60

2.4.3脉冲调制对活性粒子的影响62

2.5小结63

参考文献64

第3章 纳秒脉冲放电粒子模拟&李永东 刘纯亮68

3.1引言68

3.2粒子模拟技术70

3.2.1粒子模拟的基本原理70

3.2.2纳秒脉冲放电物理过程的建模方法77

3.3模拟计算与分析80

3.3.1流注放电产生逃逸电子的粒子模拟80

3.3.2纳秒脉冲电晕放电粒子模拟89

3.4小结95

参考文献96

第4章 大气压介质阻挡放电中的分岔与混沌现象&戴栋99

4.1引言99

4.2不对称周期一放电102

4.2.1实验装置与步骤104

4.2.2实验结果与分析105

4.3倍周期分岔及通往混沌路径112

4.4准周期态放电116

4.5李雅普诺夫指数计算及混沌现象的判定119

4.5.1李雅普诺夫指数120

4.5.2时间序列最大李雅普诺夫指数的计算方法121

4.5.3小波分解122

4.5.4计算与分析123

4.6结论127

参考文献127

第5章 脉冲放电等离子体发射光谱诊断&杨德正 王文春130

5.1引言130

5.2国内外研究现状132

5.3针板电极结构纳秒脉冲放电等离子体发射光谱诊断134

5.3.1光谱诊断实验装置134

5.3.2放电图像及发射光谱137

5.3.3电压极性和脉冲峰值对等离子体发射光谱的影响140

5.3.4电晕放电发射光谱强度空间分布141

5.4板-板电极结构大气压DBD等离子体发射光谱诊断143

5.4.1正弦交流驱动下He均匀放电发射光谱143

5.4.2大气压空气纳秒脉冲放电等离子体发射光谱146

5.4.3添加Ar、He及O2对氮气放电发射光谱的影响147

5.5等离子体温度测量与诊断151

5.5.1振动温度与转动温度诊断原理151

5.5.2电极间隙、脉冲峰值电压和脉冲宽度对振动温度和转动温度的影响154

5.6小结157

参考文献158

第二篇 放电及等离子体特性163

第6章 大气压介质阻挡均匀放电&罗海云 王新新163

6.1 DBD研究概况163

6.1.1引言163

6.1.2 DBD的研究历史与现状165

6.1.3均匀放电的界定与必要条件169

6.2大气压惰性气体介质阻挡均匀放电特性172

6.2.1放电特性与放电属性172

6.2.2放电演化过程175

6.2.3放电光谱及彭宁电离181

6.3大气压氮气介质阻挡均匀放电184

6.3.1均匀放电的获得184

6.3.2放电属性186

6.3.3工作区间与击穿电压187

6.4大气压空气介质阻挡均匀放电188

6.4.1驻极体薄膜十丝网电极结构188

6.4.2使用陶瓷片作为介质材料192

6.5小结195

参考文献196

第7章 大气压下纳秒脉冲弥散放电&章程 邵涛 严萍200

7.1引言200

7.2国内外研究进展201

7.3纳秒脉冲弥散放电特性研究204

7.3.1纳秒脉冲气体放电特性204

7.3.2弥散放电影响因素分析207

7.3.3弥散放电的维持电压范围212

7.4纳秒脉冲弥散放电的电特性分析215

7.4.1传导电流的计算215

7.4.2传导电流影响因素分析219

7.5纳秒脉冲弥散放电的机理探索221

7.5.1弥散放电与逃逸电子221

7.5.2弥散放电与粒子密度224

7.5.3弥散放电形成机理226

7.6小结229

参考文献230

第8章 表面介质阻挡放电流动控制&车学科 聂万胜 邵涛234

8.1引言234

8.1.1技术原理234

8.1.2实验研究方法237

8.1.3数值模拟方法238

8.2表面介质阻挡放电流动控制机理242

8.2.1等离子体流动作用机理242

8.2.2等离子体体积力产生机理243

8.3临近空间纳秒脉冲放电等离子体248

8.3.1纳秒脉冲放电过程248

8.3.2高度对放电的影响251

8.4地面纳秒脉冲放电等离子体256

8.4.1施加电压、脉冲频率及电极参数对放电特性的影响256

8.4.2放电传输电荷及脉冲能量特性259

8.5地面亚微秒脉冲放电等离子体262

8.5.1诱导漩涡的产生过程262

8.5.2脉冲重复频率和数量对诱导漩涡的影响266

8.6小结268

参考文献269

第9章 大气压冷等离子体射流&江南 曹则贤272

9.1引言272

9.2等离子体射流的基本特性276

9.2.1实验装置276

9.2.2氦气石英管共轴DBD的基本电特性277

9.2.3电晕放电等离子体射流280

9.2.4电荷溢流现象282

9.3等离子体子弹传输特性284

9.4等离子体-气流相互作用289

9.5氦气与氩气冷等离子体射流的比较291

9.6彭宁效应在冷等离子体射流中的作用295

9.6.1实验296

9.6.2讨论299

9.7小结301

参考文献302

第10章 等离子体高能合成射流&夏智勋 罗振兵 王林306

10.1引言306

10.2设计思想308

10.3国内外研究进展310

10.4等离子体高能合成射流数值模拟312

10.4.1数值模拟方法313

10.4.2能量效率及工作特性316

10.4.3参数影响特性320

10.5等离子体高能合成射流实验323

10.5.1实验系统与方法323

10.5.2激励器放电特性325

10.5.3射流流场特性及参数影响规律327

10.6三电极等离子体高能合成射流激励器334

10.6.1激励器设计及工作过程334

10.6.2不同环境气压下放电特性336

10.6.3不同环境气压下流场特征338

10.7小结340

参考文献341

第11章 射频介质阻挡放电与脉冲射频等离子体&刘大伟345

11.1引言345

11.2国内外研究现状346

11.3射频绝缘介质阻挡放电348

11.3.1电子加热机制348

11.3.2 y模式下的扩散放电模式352

11.3.3电特性及动态过程356

11.3.4射频介质阻挡放电同金属电极放电对比360

11.3.5射频介质阻挡放电的模拟计算364

11.4脉冲射频等离子体368

11.4.1脉冲调制射频介质阻挡辉光放电模式368

11.4.2脉冲放电模式转变和脉冲射频容性耦合等离子体O（5P1）产生机制372

11.4.3脉冲射频等离子体射流推进特性377

11.5小结380

参考文献381

第三篇 放电及等离子体应用385

第12章 大气压放电等离子体在材料表面改性中的应用&方志 邵涛385

12.1引言385

12.2等离子体材料表面改性的方法及原理387

12.3国内外研究进展390

12.4 DBD表面亲水改性392

12.4.1丝状模式DBID改性392

12.4.2均匀模式DBID改性395

12.4.3功率密度对改性效果的影响399

12.4.4纳秒脉冲下丝状和均匀模式改性效果对比402

12.5 DBD表面憎水性改性404

12.5.1提高玻璃表面憎水性404

12.5.2提高有机玻璃表面憎水性408

12.6等离子体改性机理探索411

12.6.1亲水性改性机理411

12.6.2憎水性改性机理413

12.7小结414

参考文献415

第13章 大气压放电等离子体在废水处理中的应用&李杰 商克峰 鲁娜 吴彦418

13.1引言418

13.2液体放电等离子体过程419

13.2.1液体电击穿过程419

13.2.2液体电击穿机理420

13.3放电等离子体水处理研究进展421

13.3.1放电等离子体水处理物理与化学特性421

13.3.2放电等离子体水处理424

13.4几种放电等离子体水处理方法425

13.4.1水中多针-板脉冲放电等离子体水处理425

13.4.2水中脉冲放电等离子体流注诱导TiO2提高水处理效果427

13.4.3气液联合脉冲放电等离子体水处理432

13.4.4介质阻挡型气相放电等离子体活性物质注入水处理435

13.4.5活性炭吸附-等离子体氧化联合处理废水437

13.5小结441

参考文献442

第14章 大气压等离子体在医学中的应用&刘定新446

14.1引言446

14.2发展历史448

14.3基本原理450

14.3.1等离子体细胞生物学基础450

14.3.2等离子体生物化学基础453

14.3.3等离子体动物与临床试验基础459

14.3.4医用等离子体源及其基本特性463

14.4研究现状与前沿问题467

14.4.1医用等离子体化学特性的定量分析与控制467

14.4.2等离子体生物效应的选择性效果及其分子机制470

14.4.3等离子体医学应用与等离子体源的发展现状472

14.5小结477

参考文献478

第15章 等离子体流动控制在改善气动特性中的应用&吴云 李应红 梁华484

15.1引言484

15.2国内外研究现状485

15.3 DBD等离子体气动激励特性486

15.3.1正弦波DBD等离子体气动激励特性487

15.3.2纳秒脉冲DBD等离子体气动激励特性491

15.4提高抑制流动分离能力的等离子体冲击流动控制原理504

15.4.1基本原理504

15.4.2等离子体冲击气动激励机理505

15.4.3提高抑制流动分离能力的数值仿真505

15.4.4实验验证509

15.5小结514

参考文献515

第16章 大气压射频辉光放电等离子体在生物诱变育种中的应用&李和平 邢新会 张翀519

16.1概述519

16.1.1大气压放电等离子体简介519

16.1.2微生物诱变育种的发展趋势及对育种技术的要求521

16.2大气压射频辉光放电等离子体源物理特性研究525

16.2.1等离子体产生方法525

16.2.2环境空气对等离子体特性影响528

16.3大气压射频辉光放电等离子体射流生物学效应533

16.3.1等离子体射流对生物体遗传物质的作用效果534

16.3.2等离子体射流对蛋白质的作用效果537

16.4常压室温等离子体诱变育种研究进展538

16.4.1常压室温等离子体生物诱变仪研制539

16.4.2常压室温等离子体诱变育种应用540

16.5小结544

参考文献544

第17章 大气压分区激励等离子体反应器阵列及其高级氧化技术应用&张芝涛 白敏冬 俞哲 田一平548

17.1引言548

17.2国内外研究现状549

17.3大气压平板等离子体反应器及其特性550

17.3.1平板等离子体反应器550

17.3.2放电模式560

17.3.3尺度放大效应及其成因573

17.3.4分区激励技术574

17.4高级氧化技术应用576

17.4.1高级氧化技术应用模式576

17.4.2船舶压载水高级氧化处理技术应用578

17.4.3生活饮用水高级氧化处理技术应用580

17.5小结582

参考文献583

第18章 高压脉冲电场食品非热加工技术&张若兵 陈杰 王黎明586

18.1引言586

18.2国内外研究现状589

18.3高压脉冲电场设备及其关键技术593

18.3.1脉冲电源593

18.3.2 PEF处理室及放电问题596

18.3.3 PEF技术杀菌过程中的电极腐蚀600

18.4高压脉冲电场应用603

18.4.1在液态食品杀菌中的应用603

18.4.2在钝酶和食品货架期品质保持中的应用606

18.4.3在胞内物质提取和其他方面的应用607

18.5小结609

参考文献609