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