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整篇论文包括两个部分。第一部分大气压非平衡空气等离子体输运系数的计算,第二部分主要介绍滑移弧的实验研究。
虽然热等离子体技术应用已相对成熟,但是人们对等离子体炬中的物理过程尚未十分清楚。在处理这些问题时总是将等离子体置于局部热力学平衡(LTE)框架里,然而实验表明在等离子体炬的边缘,电极附近等,呈现出非平衡效应。而原先在LTE模型下得到的等离子体输运系数的理论结果就和实验观测值有偏差。因此,在这些区域需要引入双温模型(Two-Temperature)计算等离子体输运系数。但是利用双温模型计算等离子体的输运系数的报道更多的关于单原子气体,尚未有对空气非平衡等离子体的输运系数有过公开的报道。为了计算混合气体在非平衡条件下等离子体的输运系数,在论文的第一部分,我们首先介绍了计算非平衡气体输运系数的Chapman-Enskog方法,以及Devoto等人如何将其应用到计算等离子体输运系数,接着我们尝试着用双温模型计算大气压空气非平衡等离子体的电导率。这里,我们假定电子与重粒子发生碰撞时的能量交换可以忽略,采用Gibbs最小自由能计算空气在不同非平衡度条件下的组分含量。根据A.B.Murphv和P.Andre在计算输运系数时采用的电子碰撞积分,我们得到了不同平衡度下空气非平衡等离子体的电导率,结果显示,作为特例,T<,e>=T<,h>的热平衡空气等离子体时的电导率计算结果和已有的理论计算值和实验值基本吻合。
第二部分,我们详细介绍了滑移弧的实验装置,以及在滑移弧发展过程里不同的阶段:热平衡区域,非平衡区域。然后介绍了Fridman等人提出的FENETRE理论,即描述如何从平衡区向非平衡区域过渡的物理解释。我们根据滑移弧的特点,提出了新型的滑移弧装置,实现了滑移弧放电。