大气条件下厘米级棒-板间隙负极性电晕放电中流注的产生与发展机制

该文研究了大气条件下棒-板间隙中流注放电的产生与发展机理。首先,基于Raether判据和Meek判据,建立了在给定放电条件下流注的发展长度与由电子球表面电场表示的空间电场强度之间的关系,可用其判断流注放电的发展过程;然后,建立了流注放电的等离子体化学反应仿真模型,分析了流注放电发展过程中带电粒子、平均电子能量及电场强度的分布规律;最后,开展了大气条件下负直流棒-板放电实验,分析了流注型电晕放电的发展过程。研究表明,等离子体化学反应模型用于计算厘米级间隙的流注放电的可靠性较高,放电初期以氮气和氧气的电离反应为主,且只有主放电通道的电子崩在放电中期发展为流注,而放电后期负离子层变厚形成鞘层。实验结果表明,流注型电晕由流注和漫射辉光区域组成,且流注的形状、位置随加压时间发生变化,负离子层的积聚是漫射辉光区域形成的主要原因。该文所得结论可为明确负极性电晕放电中流注放电的产生与发展机制,以及等离子体的制备等提供理论依据。

闪电连续电流的光谱分析及通道温度特性研究

连续电流是闪电放电过程中的一个重要子物理过程,它是指雷暴云局部电荷中心在回击之后沿原通道对地的持续放电过程。在连续电流阶段,原本发光微弱的通道其亮度有时会突然增强,这种现象被称为叠加了M分量,自20世纪连续电流被发现以来,国内外学者进行了许多观测研究。目前主要是利用电磁学和光学的观测手段揭示其放电和发光的宏观特征,利用光谱观测对其通道内部微观的发光信息和物理特性等的研究还很缺乏。如关于连续电流阶段放电通道内的温度特性参数目前鲜有报道,而温度是研究闪电连续电流放电通道物理特性所必需的基本参量,也是预防连续电流引起的雷电灾害事故所关心的参数。依据由无狭缝高速光谱仪观测的一次云对地闪电首次回击后叠加三个M分量的连续电流过程的光谱资料,分析了整个放电过程中光谱的演化特征,计算了连续电流放电过程电流核心通道和外围电晕通道的温度,研究了两者随通道高度的变化特性。结果表明,在初始回击阶段,通道的光辐射主要是激发能较高的一次电离的氮离子辐射,在之后连续电流阶段,通道的光辐射则主要是激发能较低的中性氮、氧原子辐射。离子线辐射在回击初期时最强,氢Hα线和红外波段的中性原子线在M1时最强,连续谱在M2时最强。近红外波段的四条线OⅠ777.4,NⅠ746.8,821.6和868.3 nm在整个放电过程都可以被观测到。在连续电流阶段,电流核心通道温度为42060~43940 K,比相应回击核心通道温度高6020~7900 K;外围电晕通道温度为16170~20500 K;通道核心温度和电晕温度均随时间变化不大;通道核心温度随通道上升呈减小趋势,而外围电晕温度随通道上升呈增大趋势。

闪电M分量光谱特征及通道温度和电子密度特性

利用无狭缝光栅摄谱仪记录的一次闪电首次回击后3个M分量的光谱资料,分析了其光谱特征.并结合等离子体理论,首次计算了闪电M分量内部核心通道和周围电晕层通道的温度和电子密度.研究了这两个物理量沿通道的变化特性,并与相应回击放电进行了对比.结果表明:闪电M分量的光谱特征相比回击的光谱特征有明显差异, M分量通道的光辐射主要来自红外波段的光谱线. M分量放电过程中内部电流核心通道的温度可达40000 K,电子密度数量级为10~(18) cm~(–3).周围电晕层通道的温度为20000 K左右,电子密度比核心通道的电子密度小一个数量级. M分量内部核心通道的温度随通道高度的增加而减小,周围电晕层通道的温度随通道高度的增加而增大.在内部核心通道,电子密度随高度基本保持不变.在周围电晕层通道,通道顶端光强明显增大的两个M分量其电子密度随通道高度的增加而增大,顶端光强增加较弱的一个M分量其电子密度随通道高度基本保持不变.而相应的回击放电,其内部电流核心通道和外围电晕层通道的温度均随通道高度的增加而增大,电子密度均沿通道基本保持不变.

梯度结构的PE/PP皮芯纤维空气滤料性能研究

以不同线密度的PE(聚乙烯)/PP(聚丙烯)皮芯纤维为原材料形成单层纤网,然后使用不同梯度结构将2～3层单层纤网叠合形成复合纤网,再对复合纤网进行热风黏合加固及电晕驻极处理得到PE/PP皮芯纤维空气滤料,并对其过滤性能、容尘量及静电衰减性能进行测试。结果显示:由主体成分为2.0 dtex PE/PP皮芯纤维的单层纤网作为上、下表层,主体成分为6.2 dtex PE/PP皮芯纤维的单层纤网作为中间层所形成的PE/PP皮芯纤维空气滤料的综合性能最优,包括良好的过滤效率和静电衰减性能及较低的过滤阻力,表明PE/PP皮芯纤维空气滤料具有良好的应用潜力。