高功率脉冲氙灯中的等离子体放电通道

研究了高功率脉冲氙灯放电过程中等离子体通道的演化规律。分析了充电电压、主脉冲脉宽及主预脉冲时间间隔等对等离子体通道的影响规律。实验过程中在脉冲氙灯接地端子附近观察到了明显的等离子体通道分叉现象。研究发现,脉冲氙灯工作环境中的电场分布对氙灯内等离子体通道的形成与演化特性将产生十分重要的影响,其决定了等离子体通道的形态。其他影响因素则通过改变放电通道的亮度、均匀度与充盈度等特征施加其影响。

双通道放电等离子体处理模拟酸性紫红染料废水

采用低温等离子体技术,在自行设计的双通道放电等离子体装置中,对模拟酸性紫红染料废水进行了降解研究。考察了电极距液面间距、液层厚度、初始浓度、pH等因素对酸性紫红废水脱色率的影响。结果显示,电极距液面间距越小,废水脱色率越高;随着液层厚度的增大,相同时间下脱色率降低;随着初始浓度的增大,在相同放电时间下脱色率降低,随着时间的延长,不同浓度的染料废水脱色率都可达到90%以上;pH对脱色率的影响不大。结论表明自行设计的双通道放电等离子体装置对模拟酸性紫红染料废水的脱色率高,同时具有处理时间短、对废水的操作条件较宽、不受pH的限制等优势。

往复走丝电火花线切割加工放电通道等离子体的观测研究

通过实验直接观测电火花加工放电通道等离子体的物理现象,对分析其微观过程和机理具有重要意义。往复走丝电火花线切割加工过程中电极丝与工件之间的相对移动速度较大,其放电通道等离子体的发展过程与传统电火花加工有一定差异。利用高速摄像技术,对往复走丝电火花线切割加工单脉冲放电过程中的放电通道等离子体进行观测研究。结果表明:在脉冲放电过程中,放电通道等离子体沿着工件表面持续滑移,滑移方向与电极丝移动方向一致;脉冲放电期间有大量金属蒸气被抛出,脉冲结束阶段有大量熔融金属被抛出;金属蒸气与熔融金属的抛出方向主要沿着电子运动方向,该现象表明材料去除主要为电子对工件材料的蚀除作用。

双通道放电等离子体对酸性嫩黄的脱色规律及机理研究

以偶氮染料酸性嫩黄水溶液为例,采用低温等离子体技术,在自行设计的双通道放电等离子体装置中考察双通道放电低温等离子体降解染料废水的影响因素及反应机理。结果表明,相同放电时间下随电极距液面间距减少,废水脱色率增高;随着液层厚度的增大,初始质量浓度的增大,在相同放电时间下脱色率会降低,但随着时间的延长,脱色率都可达到90%以上;pH对脱色率的影响不大。研究表明自行设计的双通道放电等离子体装置对模拟酸性嫩黄染料废水的脱色率高,同时具有处理时间短、对废水的操作条件较宽、不受pH限制等优势。此外进一步验证了等离子体技术对染料废水脱色的主要因素是羟基自由基。

水中铜丝电爆炸放电通道模型及仿真

为研究水中金属丝电爆炸放电过程,基于比作用量模型和无量纲相似参数模型,提出了能够准确描述水中金属丝电爆炸的物理模型。该模型考虑了金属丝汽化时对外做功和辐射、热传等能量损耗,对比作用量模型进行了改进;并在此基础上,考虑了金属蒸汽击穿前的加热过程与击穿后的等离子体放电过程。结果表明:欠阻尼振荡条件下,计算得到的放电电流和电压的峰值与实验数据的相对误差分别为5.4%和3.1%;临界阻尼时,该误差分别为11.3%和8.7%;因此该模型计算结果与实验数据相符,优于无量纲相似参数模型。

水中电爆炸放电通道特性0维数值模拟

为研究水中金属丝电爆炸现象的物理过程,建立了一种简单、易于工程应用的描述水中金属丝电爆炸放电通道等离子体特性的数值模拟方法。该方法基于理想流体力学方程组,采用非连续传播理论描述放电通道与水的作用过程,金属等离子体电导率采用美国Sandia国家实验室数据,状态方程采用理想气体状态方程,依据Tucker电阻率-比作用量模型与Sariksov 0维热力学模型估算等离子体通道初始状态。以已有实验数据作为输入条件进行了计算,结果表明:所提出模型的计算结果与文献实验结果、磁流体力学模型计算结果一致性较好;计算得到电爆炸过程形成的等离子体放电通道压强、温度、膨胀速度分别可达6 GPa、3 eV、1 100 m/s。

微细电火花加工中的放电能量分布研究

微细电火花加工技术已经广泛应用于精密制造领域,然而由于尺度效应的存在,其加工机理特别复杂,对于放电蚀除过程中的放电能量分布尚未明确。开展了微细电火花单脉冲放电实验,并考虑到熔化潜热和汽化潜热的影响,对传统的电热模型进行了修正,基于微细电火花的放电持续时间,计算了分布到工件中的能量分布比。结果发现,由于放电初期有相当一部分的放电能消耗于放电通道的形成,所以传入工件中的能量分数随着放电持续时间的增加而增大,在放电持续时间0.63~20.5μs时,分布到工件上的放电能量分数为7.1%~16.3%。伴随着放电持续时间的持续增加放电等离子体通道半径将会一定程度增大,放电等离子体通道半径随放电持续时间的变化范围是5.9~23.2μm。