氬氧混合大氣壓介質(zhì)阻擋放電數(shù)值模擬研究.pdf

1、目前，大氣壓低溫等離子體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究已成為焦點。研究表明，等離子體中的活性粒子在消毒殺菌、傷口愈合、皮膚病治療、癌細(xì)胞加速凋亡等應(yīng)用中起到了重要作用，活性氧粒子在其中扮演了關(guān)鍵角色。摻氧氣體大氣壓介質(zhì)阻擋放電作為產(chǎn)生活性氧粒子的主要方式，目前已應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究中。由于對活性氧粒子診斷手段的缺乏，大氣壓介質(zhì)阻擋放電中活性氧粒子的產(chǎn)生與消耗機(jī)制仍不清晰，存在諸多基本問題。數(shù)值模擬方法有利于研究分析活性氧粒子的產(chǎn)生與消耗機(jī)制

2、，模擬結(jié)果可以為實驗提供參考，是一種研究粒子時空演化特性的有效方法。本文通過一維流體力學(xué)模型，利用Fortran語言實現(xiàn)編程，采用SG方法求解，對氬氧混合大氣壓介質(zhì)阻擋放電進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。具體內(nèi)容如下:
　　1、保持氧氣含量不變，得出大氣壓條件下單電流峰與多電流峰氬氧混合介質(zhì)阻擋放電特性。通過計算電場、帶電粒子密度等，分析了單電流峰氬氧混合介質(zhì)阻擋放電中氧粒子密度的空間分布。氧原子的密度值在空間內(nèi)始終維持在較高的量級。探討了單

3、電流峰放電特征因放電參數(shù)的改變而受到的影響。
　　2、詳細(xì)地討論了單電流峰與多電流峰氬氧混合放電中的氧濃度效應(yīng)。通過增加氧氣含量，模擬發(fā)現(xiàn):隨著氧氣含量的增高，電子密度、氬離子密度與氬的激發(fā)態(tài)、共振態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)密度均呈現(xiàn)下降趨勢，氧分子正離子密度值較高但改變較小，基態(tài)氧原子的密度值高且呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，臭氧密度增長趨勢明顯。多電流峰氬氧混合氣體放電中的氧濃度效應(yīng)與單電流峰氬氧混合氣體放電中的氧濃度效應(yīng)基本相同。
　　3

4、、分析了氧氣含量對單電流峰氬氧混合放電模式的影響。逐漸增加氧氣含量，放電模式從開始的輝光放電向湯森放電過渡，且電子密度隨之降低。增大電壓時，多電流峰放電中每個放電脈沖所對應(yīng)的放電模式發(fā)生改變，會逐步過渡到輝光放電模式。
　　4、針對單電流峰與多電流峰放電中活性氧粒子密度所呈現(xiàn)出的規(guī)律，系統(tǒng)地分析了形成這種規(guī)律的原因，討論了產(chǎn)生與消耗活性氧粒子反應(yīng)的反應(yīng)速率在氧氣含量增加過程中的變化情況，比較得出活性氧粒子在單電流峰放電形式中的演化