气体流速对大气压氩气等离子体射流影响的实验与仿真

为了研究气体流速对Ar大气压等离子体射流(APPJ)的影响,首先对其进行了实验研究,并通过建立二维轴对称模型,数值仿真了Ar气流在空气中的流速与摩尔分数分布。考虑了高流速下湍流对APPJ的影响,耦合求解了连续性方程、N-S方程、K-ε湍流方程以及混合气体的组分输运方程。实验结果表明,随Ar流速的变化APPJ表现为层流、过渡态和湍流3种模式,当流动为过渡态时APPJ长度为最长。仿真结果表明,当流动处于层流时,随着流速的增加,径向的Ar速度与摩尔分数逐渐增大,这与APPJ长度随Ar流速逐渐变长的实验结果相符合;当流动处于湍流时,Ar的径向扩散陡然上升,Ar头部的摩尔分数下降,这也与实验中观察到的当Ar流速很大时射流长度反而变短的现象基本相符合。

大气氛围中氩气等离子体射流的数值模拟

为了分析大气压空气环境中氩气等离子体射流的特性,建立了二维轴对称的等离子体射流喷射模型;考虑待处理材料对等离子体射流的影响,利用Jets&Poudres软件耦合求解了等离子体射流的可压缩N-S方程、能量方程以及K-ε湍流方程;采用自由边界条件来处理射流等离子体的外边界条件,分析了射流等离子体的温度、速度以及所含空气组分等特性,并研究了工作气体体积流量以及喷口直径对喷射特性的影响。结果表明,射流等离子体的温度和轴向速度分布呈倒锥形分布,温度与轴向速度沿径向呈高斯分布衰减;等离子体径向速度的最大值出现在射流的尾部,且径向速度的峰值约为轴向速度峰值的1%;随着氩气体积流量的增加,等离子体的轴向体积流量显著增加,而等离子体温度逐渐降低,说明体积流量的增加提高了等离子体的冷却效应;随着喷口直径的增加,等离子体温度逐渐升高,而轴向速度的峰值显著减小,其最小值则几乎不变;在靠近喷嘴的等离子体射流高温高速区域,空气难以进入,该区域内的空气体积分数为3%～5%。

氧气、氩气等离子体对涤棉表面改性研究

利用低温等离子体对涤棉织物表面进行改性,测试改性前后涤棉织物表面的毛细效应,分析其毛细效应的变化程度和趋势.研究氧气、氩气等离子体处理下处理时间对材料表面改性的影响以及改性后毛细效应的时效性.实验结果表明,涤棉经氧气、氩气等离子体处理后,其表面毛细效应会随着处理时间的延长而增强,同时,随着放置时间的延长,这些改性后的良好性能会逐渐退化.

氩气等离子体聚合大豆油的合成及摩擦学性能研究

利用氩气等离子体降低大豆油(SO)中不饱和C=C双键的含量,得到高黏度的聚合油PAR2.采用凝胶渗透色谱仪分析了PAR2的分子量分布;采用四球摩擦磨损试验机考察了PAR2及同黏度级别的光亮油175BS的摩擦学性能;采用X射线光电子能谱仪分析了钢球摩擦表面元素的化学成分及状态.结果表明:氩气等离子体处理使得PAR2在40℃下的黏度由33.8 cSt增加到956 cSt;与175BS相比,PAR2表现出更为优良的黏温及低温流动性能.与此同时,PAR2中的聚合物主要由SO的二聚物及高分子量的齐聚物组成,其数均分子量M n分别达到2 735和5 434.此外,PAR2的承载能力以及减摩抗磨性能优于175BS;这是由于PAR2在金属表面形成的由羧酸铁组成的边界润滑膜与高价氧化铁膜共同作用,从而有效地减轻金属表面的摩擦与磨损所致.

内科胸腔镜下氩气等离子热消融术治疗难治性气胸的疗效分析

目的:观察内科胸腔镜氩气等离子热消融术(APC)治疗难治性气胸的疗效。方法:选取2012—2016年因反复气胸入住广西医科大学第二附属医院呼吸内科的难治性气胸12例患者,采用APC对Ⅱ型和Ⅲ型肺大疱进行凝固治疗,合并有黏连带者采用高频电切和活检钳钳咬对黏连带进行松解。术后随访1年(每半年复查1次胸片),观察同侧气胸近期有效率及远期有效率。结果:12例患者中,肺大疱位于下肺者10例,位于上肺者2例,其中Ⅱ型大疱9例,Ⅲ型大疱3例,共计发现肺大疱数58个。10例呈弥漫性表现,2例为单个薄壁透明状大疱。APC治疗肺大疱引起的气胸近期有效率100%,随访患者1年未见复发,远期有效率100%。结论:内科胸腔镜下APC治疗难治性气胸的疗效确切,安全有效、操作简便快捷,具有临床推广应用价值。

PET纺粘非织造布氩气等离子体处理的时效性

PET纺粘非织造织物结构中缺少亲水基团,因此几乎无亲水性。采用氩气等离子体处理技术在PET非织造织物的表面引入亲水基团,在不破坏本体结构的情况下,改变其亲水性。通过改变等离子体处理的工艺参数(时间和电压),研究其对PET纺粘非织造织物表面亲水性能、芯吸性能的影响,并对等离子体处理后PET材料的时效性进行探讨。研究表明,等离子处理能使PET纺粘非织造织物的亲水性能提高,拉伸断裂强力基本不变。在处理后的一个月内,等离子体处理效果略有衰减。

氩气等离子体射流光谱空间分布分析

低温等离子体射流有多种潜在的应用,例如敏感材料的表面改性、农业以及医疗应用。等离子体内部活性粒子的种类、能量以及密度影响应用的性能指标,例如等离子体内部的单线态氧和羟基的密度与平均能量将影响其灭菌消毒的性能指标。本文利用光谱测量技术测量了介质阻挡放电氩气等离子体射流不同轴向位置的300~1000nm范围光谱辐照度数据。通过分析光谱波长数据,确定了活性粒子种类。实验数据表明:介质阻挡放电氩气等离子体射流中观察到了Ar原子(4p-4s)主要波长谱线,N^(2)分子(C^(3)Πu-B^(3)Πg)主要波长谱带,波峰在308nm周围的OH自由基(A^(2)Ʃ+-X^(2)Π)谱带,以及辐照度相对较弱波长在777.5nm(3p5P-3s5S)和844.6nm(3p3P-3s3S)的单线态O原子谱线。通过比较辐照度数据,发现了各粒子辐照度随着轴向距离增加的变化规律。根据该规律,提出了针对不同应用及其技术指标,调节试件与喷口距离以实现某一性能指标最优化的设计思路和方法。

氩气等离子体辅助治疗膝关节周围骨巨细胞瘤临床研究

[目的]探讨氩气等离子体（argon beam coagulation,ABC）对骨巨细胞瘤（giant cell tumor,GCT）的疗效及安全性。[方法]回顾性分析2011年9月~2015年6月间本院收治的32例骨巨细胞瘤患者;根据氩气等离子体使用情况,分成氩气等离子体组（试验组）及99%无水酒精组（对照组）;术后从肿瘤复发、患肢功能等方面全面综合评价治疗效果。[结果]随访24~46个月,试验组无复发及病理性骨折,对照组复发率17%;试验组（ABC）及对照组（NABC）第3、6个月MSTS评分差异无统计学意义（P〉0.05）,第24个月及末次随访两组MSTS评分差异有统计学意义（P〈0.05）,试验组优良率92%高于对照组的78%。[结论]氩气等离子体可引起肿瘤组织坏死,不引起病理性骨折,同时控制局部复发率,可获得良好肢体关节功能,氩气等离子体可以作为一种辅助治疗措施治疗骨巨细胞瘤。

高功率电感耦合等离子体双温非平衡数值模拟

湍流是等离子体在实际工作中的一种常见现象,为了研究湍流模型对等离子体炬内温度空间分布的影响,建立了一个双温度(2T)的热非平衡模型,并将其用于对湍流条件下的电感耦合等离子体(ICP)的数值模拟。通过改变注入反应气和冷却气流量以及输入功率等参数,讨论了不同的工作条件下等离子体的电子温度和重粒子温度的空间分布。研究结果表明:湍流与层流模型的模拟结果有显著的差别,过高的反应气流量会造成灭弧现象,等离子体炬入口处非平衡现象会更加明显;而加大冷却气流量会使整体的等离子体温度快速下降,非平衡区域有向等离子体中心扩张的趋势;加大线圈功率会使等离子体温度快速上升,非平衡区域有所减小,在等离子体炬入口处表现最为明显。该数值模型有助于确定产生所需等离子体的最佳条件。

基于数值模拟的方式研究氩气-氢气等离子体射流物理特性

对氩气-氢气等离子体射流采用基于流体动力学的基本方程进行数值模拟,探讨不同氢气含量对氩气-氢气等离子体射流的温度场与密度的影响,研究了氩气-氢气等离子体射流的特点并分析了氩气-氢气等离子体射流温度场变化的原因。结果表明:氢气含量的增加提高了等离子体射流的温度,降低了等离子体射流的密度;氩气-氢气等离子体射流在喷枪出口位置发生了流体的卷吸作用和射流的压缩效应;氩气-氢气等离子体射流主要以热扩散的形式进行扩散。

采用氩气射流等离子体改善碳纳米管环氧树脂复合材料的性能

采用氩气射流等离子体处理了未固化的碳纳米管环氧树脂复合材料。通过测量和记录电压电流波形、放电图像和发射光谱表征了氩气射流等离子体的放电特性。研究了外施电压、处理时间和处理距离对复合材料电阻率的影响。结果表明,氩气射流等离子体为典型的扩散流光放电,主要活性粒子的发射光谱强度随外施电压的增大而提高。当处理距离为14.5mm,处理时间为18 s,外加电压为10.6 kV时,氩气射流等离子体处理复合材料的效果最好。相比未处理过的复合材料,碳纳米管在环氧树脂中的分散性变好,处理后的复合材料的电阻率降低,导电性变好。老化试验表明材料的电阻率十分稳定,30 d内未有变化。

Ar等离子体对氟橡胶F2311表面的改性

利用氩气等离子对氟橡胶F2311进行表面亲水改性处理,通过接触角测量、X射线光电子能谱(XPS)对改性后的F2311进行分析,结果表明氩气等离子体处理可通过等离子体聚合在F2311表面形成含碳、氧、氮的覆盖层,可较好地改善F2311的表面亲水性,并有较好的表面动力学性质,获得的表面亲水性可以保持很长时间。

高频电感耦合等离子体炬内速度及温度空间分布的数值计算

研究高频电感耦合等离子体炬内部空间的速度和温度分布对等离子体炬的稳定运行有着十分重要的指导意义。为此首先建立了100 kW高频电感耦合热等离子体炬的二维轴对称模型,然后利用商业软件ANSYS FLUENT对纯氩热等离子体电磁场、速度及温度的空间分布进行了计算,并在此基础上分别研究了粉末携带气、反应气及冷却气体积流量的变化对等离子体炬内速度和温度空间分布产生的影响,研究结果表明：等离子体炬内速度和温度空间分布受粉末携带气体积流量变化的影响较大,而反应气体积流量的变化仅对等离子体温度有一定的影响,过高的反应气体积流量可能导致灭弧现象的产生;等离子体炬外管附近区域的温度会随冷却气体积流量的增加而快速下降,因此在实际工作过程中可通过加大冷却气的流量来达到保护炬外管的目的。

低压氩气氛火花放电等离子体中铜的时间分辨发射光谱及其激发机理(英文)

抽真空充氩激发条件下,测定了Cu元素的单次火花脉冲放电时的几种原子线和离子线的放电强度随着氩气气氛压力变化的情况。它的原子谱线和离子谱线的放电信号随时间变化的峰形有很大差异。原子共振线CuⅠ324.75 nm的峰宽要大于离子线CuⅡ213.60 nm的峰宽。对于CuⅠ324.75 nm谱线,其单次放电寿命几乎与氩气压力无关,在随时间变化的峰形中包含一个初始峰和一个较大的后端拖尾峰,在氩气压力增大时拖尾峰更加明显。对于CuⅡ213.60 nm谱线,其单次放电寿命在不同氩气压力条件下有一定变化,在随时间变化的峰形中包含一个初始峰和一个小的后端拖尾峰。在每一次火花脉冲放电中,激发机理是随时间变化而变化的,因此上述现象就可以从它们的激发机理的不同得以解释。

大气压短间隙Ar介质阻挡辉光放电的模拟分析

为了分析短间隙Ar介质阻挡放电(DBD)大气压辉光放电(APGD)的放电机理,建立了一维自洽流体模型,采用有限元法进行计算。得到了气体间隙压降、放电电流密度以及介质表面电荷的演化波形,及放电电流密度峰值时粒子和电场的分布。结果表明,该APGD为容性放电,每半个周期内发生一次击穿放电;表面电荷有着抑制当前放电,降低下一次放电起始电压的作用;依据场强与粒子分布可将放电空间分为阴极位降区、负辉区、正柱区及阳极辉光区,说明该放电为典型的辉光放电。在此基础上分析了材料介电常数ε对放电的影响,表明随着ε的增大,放电电流与表面电荷的幅值也相应增大,击穿时间略有提前。

热丝CVD沉积金刚石薄膜过程中的发射光谱研究

发射光谱(OES)是对等离子体过程进行检测和诊断最常用的方法,利用等离子体发射光谱,在甲烷/H2/Ar和丙酮/H2/Ar两种碳源体系下,对热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜过程进行了等离子体原位在线测量,研究了两种碳源下等离子体内部各基团种类、强度的差异,以及气压对丙酮体系中各种基团的强度影响。结果表明,两种碳源下主要的基团种类基本相同,但基团谱线差异非常明显。丙酮体系中CH谱线最尖锐,并且无H2谱线,Ha随气压的增加而减小,其他基团均在3.5 k Pa附近出现最大值;CH4体系中Ha谱线强度最大,出现H2谱线;Ar基团在两个体系中出现谱峰所对应波长不一样,其中在丙酮系统中为433.36 nm,在CH4体系中为794.8 nm。