纯N2和Ar+N2非转移式直流电弧等离子体产生过程中，电弧在水冷阳极表面一般为高电流密度集聚贴附，贴附点温度远高于电极材料的熔点以至汽化点，导致电极烧蚀和低工作寿命。本论文采用实验室设计的具有特殊结构的非转移式直流电弧等离子体发生器，同时合理组合运行参数范围，探讨通过气动作用使电弧弧柱膨胀分散后以较低电流密度状态到达及贴附阳极表面的可行性。　　实验在大气压环境中进行，实验条件为:纯氮气和氮氩混合气;弧电流80～140A;气流量4.2～30slm。对两种喷管结构尺寸的等离子体发生器稳定工作时的弧电流、弧电压以及阴极腔、喉道和喷管扩张段的压力进行了较系统的测量。采用实验室设计的嵌有氮化硼小柱体的铜镜反射阳极喷管内电弧及贴附状况，以相机拍摄弧根贴附。采用铜康铜热电偶对发生器冷却水进出口水温进行了测量，评估发生器的热效率。　　研究结果表明，在实验参数范围内，等离子体发生器的伏安特性是下降的。阴极腔压分别随气流量和弧电流增加而增大。电弧弧根贴附在测得的喷管压力分布最低值附近的区域，阴极腔压是影响电弧弧根贴附模式的关键参数。弧根区域的平均电流密度约105A/m2远小于喉道最高电流密度区（约107A/m2）。在气流量大于10slm的条件下，弧根完全扩散贴附在水冷阳极表面。在输入功率6～10kW，气流量12～25 slm范围内变化时，发生器的热效率值在38％～60％范围内变化。热效率随着气流量的增大而增加。发生器多次点火并改变运行条件，累积工作40h后，在阳极喷管喉道出口附近有轻微的烧蚀。点火瞬间以及小气流量运行条件是造成烧蚀的主要原因。而大气流量情况下，由于气动膨胀作用电弧充分分散为低电流密度，大大减小了阳极喷管的烧蚀。