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《Plasma Sci. Technol.》发表2018全国高电压与放电等离子体学术会议优秀论文
发表时间:2019/6/12 20:23:00  点击:646

2018全国高电压与放电等离子体学术会议优秀论文在Plasma Science and Technology期刊正式发表

 20181012–14日,第二届全国高电压与放电等离子体学术会议在南京召开。本次会议由中国电工技术学会等离子体及应用专业委员会主办,南京工业大学电气工程与控制科学学院和河海大学江苏省输配电装备技术重点实验室联合承办。来自国内150余家高等院校、科研院所、期刊杂志以及企业界的650余名专家学者参加了本次会议。会议共征集学术论文摘要460余篇,中英文全文近200篇。会议期间共评选了优秀论文15篇,优秀口头报告30篇,优秀海报展示15篇。

Plasma Science and Technology (PST)一直致力于报道等离子体科学与技术领域的理论、实验和应用方面的成果和进展,已刊发了大量具有较大影响力的论文,并多次组织过放电等离子体领域的相关论文专题,为学科的探讨、交流提供了平台,促进了放电等离子体领域的快速发展。作为会议的合作期刊,PST2017年第6期以专题形式发表了2016年全国高电压与放电等离子体学术会议优秀论文(共17篇),详细论文信息请参阅PST网刊(http://pst.hfcas.ac.cnhttps://iopscience.iop.org/issue/1009-0630/19/6。本次会议,PST共收到会议论文18篇,在特邀编辑方志老师和聂秋月老师的鼎力协助下,经同行评审和编辑部审核,最终录用11篇,并以专题形式于2019年第7期正式发表(https://iopscience.iop.org/issue/1009-0630/21/7)。希望本专题可以展示放电等离子体领域的研究进展,进一步提升研究人员对放电等离子体的认识和关注,促进该领域研究的深入发展以及与其关联领域的深入交叉融合。

本专题11篇论文如下,敬请参考引用:

第一篇文章由华北电力大学李海冰、卞星明等人撰写。论文从实验和计算两方面研究了湿度对正直流导线地面合成电场的影响。首先,在人工气候室中进行了实验。实验结果表明,随着相对湿度的增加,导线电晕放电造成光子数和地面电场强度均增大。接着,在不同相对湿度情况下对导线的正电晕起始电压和离子流场进行了数值求解,分别采用了光电离模型和上流有限元方法。为了分析湿度对于地面合成电场的影响,考虑了三个主要因素:光电离模型中的电离系数、附着系数和水汽颗粒的修正离子迁移率。结果表明,随着相对湿度的增大,有效电离系数增大,进而导致电晕放电起始电压的降低,而起始电压的降低加剧了放电、增强了地面合成电场。此外,由于水汽颗粒的带电量和离子迁移率随相对湿度的增加而降低,使得空间电荷密度分布得到增强,因此也同时增强了地面合成电场。

第二篇文章由河海大学单鸣雷、陈秉岩等人撰写。论文设计了一套水下脉冲放电装置来产生空化泡,并搭建了实验平台研究了产生空化泡的电气学特征和动力学特征。论文主要研究了三个方面内容:(1)不同电压和介质电导率条件下水下脉冲放电致泡的放电特征;(2)水下脉冲放电所产生空化泡的外形演化特征;(3)水下脉冲放电致泡的能量效率。在不同电压和介质电导率条件下,水下脉冲放电致泡体现出了规律性的预击穿时间延迟特征,论文采用焦耳热效应解释了该现象。研究结果表明了所设计装置的有效性和可控性,为空化泡动力学研究和空化应用研究提供了简易、便携的可选方案。

第三篇文章由华南理工大学张雨晖、戴栋等人撰写。为探究常见杂质气体对放电均匀性以及斑图演化特征的影响,论文通过大气压氦气介质阻挡放电的二维轴对称流体模型研究了微量氮(N2)杂质对放电空间结构的调控作用。结果表明,当氮杂质含量由1 ppm增加至100 ppm时,放电由同心环斑图态进入准均匀态,最终又恢复至同心环斑图态。在上述演化过程中,主放电的预电离水平与种子电子水平呈现出先上升、后下降的趋势,且放电的均匀性与其种子电子水平呈现显著的正相关性。这一相关性与空间径向场强以及种子电子空间均匀性受种子电子数的调控作用有关。研究结果为放电等离子体工业应用中实现均匀放电提供了一定的参考。

第四篇文章由北京交通大学刘文正、柴茂林等人撰写。为了在空气中实现大气压弥散介质阻挡放电,论文提出了一种带有悬浮电极的螺旋-螺旋电极结构。电场仿真结果表明螺旋接触式电极绝缘层相互接触的地方以及悬浮电极的附近区域形成了强电场,这有利于产生大量的种子电子。而气隙内的电场强度较低(< 3×106 V/m),这会抑制电子雪崩的快速发展和丝状放电的形成。实验结果表明采用该电极在空气中形成了3 mm宽度的弥散介质阻挡放电。此外,基于带有悬浮电极的螺旋-螺旋电极提出了一种三维电极结构,并在空气中形成了三维的弥散放电。所研究的等离子体是稳定的,并且具有良好的弥散特性,在尾气处理以及空气净化领域中具有潜在的应用。

第五篇文章由北京精密机电控制设备研究所刘祺、杨磊等人撰写。论文对电极扩张型脉冲等离子体推力器放电通道内等离子体特性进行了数值研究。基于PIC-MCC方法模拟了粒子运动及碰撞过程,计算分析了放电通道内二维电子密度分布的时空变化规律,揭示了脉冲放电过程中等离子体的电磁加速机制。对比不同放电电压工况下(1300–2000 V)电子分布情况,结果表明电子扩散受到极板间电压的影响,电压的升高将导致电离度的提升。研究结果对于脉冲等离子体推力器放电工作机理的分析具有一定的借鉴作用。

第六篇文章由电子科技大学陈伦江、赵青等人撰写。论文采用光谱诊断的方法研究了平均粒度为20 µm的钨粉颗粒注入前后等离子体温度及密度在不同工况下的变化规律,并对球化后的粉体进行了表征分析。研究表明:当Z=60 mm时,等离子体射流的温度和电子密度分别在Qc=50 slpmQs=115 slpm时达到最大值约为6797 K1.05×1016 cm-3,钨粉注入后两者均呈现下降趋势。在射流尾部等离子体偏离局部热力学平衡,且钨粉注入后该趋势更为提前。处理后的球形钨粉表面存在卫星颗粒的粘附。研究成果对优化等离子体球化工艺具有一定的参考价值。

第七篇文章由南京航空航天大学吴淑群、刘雪原等人撰写。论文研究了高压脉冲电源的上升时间、电压幅值和重复频率对空气环境下针-针型等离子体合成射流的影响。利用高速纹影成像技术对等离子体合成射流产生的激波和高速射流进行可视化测量。发现当单个脉冲沉积能量为44 mJ时,激波速度和射流最大速度分别达到320 m/s100 m/s。当脉冲电压幅值从12.8 kV增加到16 kV时,最大射流速度从66 m/s增加到93 m/s。脉冲上升时间与脉冲重复频率对等离子体合成射流的影响微弱。进一步对比研究三种商用高压脉冲电源,发现影响最大射流速度的因素是沉积能量而非击穿电压或者峰值电流。研究成果对于基于等离子体合成射流的高速流动控制应用具有一定借鉴作用。

第八篇文章由大连理工大学李红月、李聪等人撰写。论文利用针板电极微秒脉冲放电产生SF6/Ar等离子体,通过测量F原子和Ar原子的发射光谱,分析了SF6/Ar等离子体的时空演化特性。空间演化结果表明,在背景压力400 Pa、峰值电压‒1000 V、频率2 kHz、脉冲宽度60 μs、电极间隙5–9 mm的条件下,F原子和Ar原子光谱强度均是从板电极到针电极先增加后减小,而F原子和Ar原子的空间分布明显不同。时间演化结果表明,在电极间距5 mm、脉宽40–80 μs的放电期间,Ar原子的光谱强度随时间先减小后缓慢增加,而F原子的光谱强度则缓慢增加。

第九篇文章由北京理工大学王慧慧、欧阳吉庭等人撰写。论文采用OES的局域特征光谱标定等离子体密度的方法,研究了不同管径下氩气螺旋波等离子体在不同模式下的轴向分布特性。在容性模式下,等离子体的轴向分布与磁场位型基本吻合;在感性模式下,等离子体更趋向于分布在放电腔室的下端,放电管上端等离子密度减少;在波模式下,等离子体在天线附近呈均匀分布,磁场位型对等离子体的轴向分布影响不大。研究结果对于螺旋波等离子体应用中对磁场的设计和选择具有一定的借鉴作用。

第十篇文章由郑州大学程显、葛国伟等人撰写。论文建立了真空与气体间隙固有介质恢复特性测试电路,研究了电流下降率、电流峰值和开距等因素对固有介质恢复特性的影响规律,对比得到真空间隙介质恢复时间小于30 µs,而SF6气体间隙的介质恢复时间一般大于100 µs。为实现不同介质协同配合,引入了高压续流支路为真空与气体串联间隙构成的主开关创造电压零休,通过采用合适的分压措施实现两者电压分布的调控。基于实验数据,理论验证了上述调控方法可实现真空与气体串联间隙的协同开断,为较少断口实现机械式高压直流断路器提供了一种新的思路和方法。

第十一篇文章由大连理工大学曹云霄、王志强等人撰写。论文结合菱镁矿的解离破碎行为,采用压力胶片进行等离子体通道直接冲击压力的无源测量,对破碎产物形貌、裂纹和等离子体放电通道图像进行分析,数值模拟菱镁矿表面的直接冲击载荷,明确了产生破碎行为的直接冲击压力及作用位置。结果表明,在4 μF电容和10 mm放电间隙的条件下,使菱镁矿稳定破碎的电压为‒40 kV;冲击作用位置主要分布于不同组元矿物的边界,破碎裂纹沿边界产生并延伸;菱镁矿表面直接冲击载荷的数值分析结果为142.5 MPa,超过其自身抗压强度。研究结果可为脉冲放电等离子体技术在资源开采回收领域的应用提供理论参考。

感谢各位专家、学者对2018全国高电压与放电等离子体学术会议优秀论文专题的支持和关注;衷心感谢各位作者为此专题奉献的高水平论文以及审稿专家花费宝贵时间的认真评审、评议; 感谢大会主席和编辑出版委员会对本专题论文的准备、遴选等提供的指导和帮助;特别感谢PST编辑部的大力支持及各位编辑对本专题论文的评审和发表等工作的热情付出。

专题编辑简介:

方志(1975—)男,博士,教授。2005年于西安交通大学获得博士学位,现为南京工业大学电气工程与控制科学学院教授。2011年至2012年在美国A J Drexel Plasma Institute访学,20168–9月在英国利物浦大学访学,201711月至20184月在澳大利亚Queensland University of Technology访学。IEEE Senior MemberIEEE Nuclear and Plasma Sciences SocietyIEEE Dielectrics and Electrical Insulation SocietyIEEE Power and Energy Society会员,中国电工技术学会等离子体及应用专委会委员,中国计量测试学会自动计量测控技术专业委员会委员,陕西省高压放电与等离子体工程技术中心技术委员会委员,2018–2022年教育部高等学校教学指导委员会委员。

一直从事气体放电等离子体技术及应用、高电压绝缘和高电压测量技术等方面的研究工作。 主持国家自然科学基金3项,江苏省各类基金和人才项目6项,国家重点实验室开放课题4项,主持横向科研项目10余项。在国内外重要学术期刊上共发表论文120余篇,参编专著3部,授权发明专利13项,获江苏省科技进步奖三等奖和中国石油和化工联合会科技进步二等奖各一项。入选江苏省青蓝工程中青年学术带头人、江苏省六大人才高峰“333高层次人才培养工程,担任《绝缘材料》编委,《高压电器》青年委员,担任30多个国内外期刊的审稿人,多次获得《中国电机工程学报》、《高电压技术》及《电工技术学报》等期刊优秀审稿人和突出贡献奖。任2016年全国高电压与放电等离子体学术会议编辑主席以及2018年全国高电压与放电等离子体学术会议大会主席。

聂秋月(1982—)女,博士,副教授。20106月毕业于大连理工大学获等离子体物理专业博士学位,现为哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院副教授。任IEEE Member、中国电工技术学会等离子体及应用专委会委员。

主要从事等离子体产生及参数调控技术、等离子体调制电磁波特性研究及应用研究。主持国家重点研发计划课题1项、国家“863”计划预研项目1项、“973”计划项目专题1项、国家自然科学基金3项、省/部级项目和国家重点实验室开放课题3项;并担任国家重大科技基础设施空间环境地面模拟装置临近空间等离子体环境地面模拟与研究分系统主管设计师。近年来在Applied Physics Letters, Plasma Sources Science and Technology, Journal of Physics D: Applied Physics, Physics of Plasmas, Plasma Science and Technology等国内外刊物上发表学术论文50余篇,国际会议特邀报告6次,授权国家发明专利9项,获黑龙江省高校科学技术奖一等奖(第一完成人),入选哈尔滨工业大学拔尖人才选聘计划;任2018年全国高电压与放电等离子体学术会议程序主席,并多次担任国内外学术会议分会场主席。