由于大气压介质阻挡放电具有不需要真空设备,装置简单,易实现大规模工业生产等优点,在臭氧的产生、生物医学、材料改性和航空航天等领域具有广泛的应用前景。通常大气压介质阻挡放电由交流电源驱动,表现为丝状放电模式。然而,许多研究表明相比于丝状放电,弥散放电在工业应用上具有更好的处理效果以及更高的处理效率。因此,如何提高放电的均匀性和稳定性成为国内外研究人员所重点关注的问题之一。目前,人们发现由于纳秒脉冲具有陡峭的上升沿和窄脉宽的特点,纳秒脉冲放电的均匀性以及稳定性更好。另外,在介质阻挡放电中引入气流或者施加磁场也能够提升放电均匀性。因此研究气流和磁场对介质阻挡放电的作用机制,对大气压空气中产生弥散放电有很大的指导价值。单独气流或者磁场对介质阻挡放电的影响已有研究,然而有关气流和磁场共同对介质阻挡放电影响的研究还鲜有报道。本文利用纳秒脉冲电源激励大气压空气介质阻挡放电,研究了气流以及气流和磁场共同对放电特性的影响。本文开展了以下的研究工作:1.采用单极性纳秒脉冲电源激励,在传统介质阻挡放电结构和带有金属棒的三电极介质阻挡放电结构中产生大气压空气放电等离子体,并通过仿真电场分布,拍摄放电图像以及测量放电的电学特性等手段,研究了 0-50m/s范围内气流对放电特性的影响。研究表明,引入气流后,放电均匀性均得以提升,但传统介质阻挡放电为细密的丝状放电;而三电极介质阻挡放电为弥散放电,且这种弥散放电不会随气流速度的变化而变化。通过拍摄连续单周期的放电演化图像,发现放电均匀的区域起始于电极边缘,并在气流的作用下向下游移动,当放电均匀的区域移动到金属棒周围时,形成了稳定的弥散放电图像,随后放电均匀的区域在气流的作用下继续向下游移动,直到消失在下游。分析认为放电均匀的区域起始于电极边缘是由于“边缘效应”。对于弥散放电的产生,气流起到提升放电均匀性的作用,而金属棒则起到固定放电均匀性的作用。弥散放电的区域可以通过金属棒阵列得以扩展。2.采用带金属棒的三电极介质阻挡放电结构,比较了单极性和双极性纳秒脉冲放电在0-50m/s气流中的放电特性。研究表明,单极性和双极性纳秒脉冲放电在气流中均为弥散放电,但电压对放电的影响不同。单极性纳秒脉冲放电在一个脉冲周期内只发生一次放电,在低电压下,弥散放电首先出现在阳极,随着电压的增加,弥散放电从阳极向阴极发展;而双极性纳秒脉冲放电在一个脉冲周期内发生两次放电,在低电压下,弥散放电首先出现在位于电极中心的金属棒周围,随着电压的增加,逐渐由金属棒周围向外扩展。通过氮分子谱线强度比技术,研究发现单极性纳秒脉冲放电阳极附近的电场大于阴极附近的电场,双极性纳秒脉冲放电金属棒周围的电场大于外围区域的电场。分析认为,电压对单极性和双极性纳秒脉冲放电影响的差异是由于是否出现二次放电而造成的剩余电荷的分布不同,导致不同的局域强电场,进而影响电压对放电的影响。随着脉冲重复频率的降低,双极性纳秒脉冲弥散放电区域向外扩展。分析认为脉冲重复频率较低时,相邻脉冲间隔时间较长,空间电荷“记忆效应”减弱,剩余电荷有充足的时间向外围区域扩散,因此导致在更大的区域内产生弥散放电。3.采用带金属棒的三电极介质阻挡放电结构,通过拍摄不同曝光时间的放电图像、测量放电的电压电流、光电流波形以及发射光谱,研究了气流、磁场以及气流和磁场共同对双极性纳秒脉冲放电的影响。实验结果表明,在低电压下,气流使放电增强,且随着气流速度的增加,放电从沿面放电过渡到弥散体放电;磁场也使放电增强,表现为沿面放电的增强;在气流和磁场的共同作用下,放电进一步增强,在一个更小的气流速度下即可以发生从沿面放电向弥散体放电的过渡。通过氮分子谱线强度比技术,研究发现在气流和磁场共同条件下,纳秒脉冲放电的折合电场和电子温度比单独气流时高,导致更多的电离,因此放电增强。另外,弥散放电的区域随着脉冲重复频率降低而增大。分析认为,一方面低频放电的峰值电压更高,电场更强,导致放电增强;另一方面低频时,连续两个脉冲的时间间隔更长,空间电荷“记忆效应”减弱,空间电荷在较长的时间间隔内由于密度梯度和静电排斥力向外围区域扩散,导致更大区域的弥散放电。综上,在气流、磁场以及低频条件下更容易产生弥散放电。4.采用单极性纳秒脉冲电源驱动微孔介质阻挡放电结构,通过拍摄放电图像和连续单周期的高速相机图像,采集放电的电压电流波形以及发射光谱,研究了不同气流速度（0-50 m/s）和不同脉冲重复频率下微孔介质阻挡放电的特性。研究发现,在静态空气中,脉冲频率为1000 Hz时,微孔介质阻挡放电在微孔位置处形成强丝状放电,在其余区域形成弥散放电。连续单周期的高速相机图像表明,放电初始时,在整个放电空间均为丝状放电,随着放电的发展,微孔处的丝状放电越来越强,迫使周围的细丝放电向电极的两侧移动,许多放电细丝在很小的区域内重叠且弥合,经过几十个脉冲周期后形成稳定的弥散放电。当脉冲频率为100 Hz时,在放电初始时整个放电空间也均为丝状放电,但随着放电的发展,微孔处的丝放电没有逐渐增强,导致几十个甚至几百个周期之后也没有产生弥散放电。引入气流后,微孔处的强放电熄灭,在整个放电空间为细密的丝状放电。分析认为,弥散放电的产生是由于许多放电细丝重叠而成。在低频下,脉冲间隔时间较长,空间电荷的“记忆效应”减弱,上一次脉冲放电遗留的剩余电荷对下一次脉冲放电没有影响,导致微孔处的丝状放电没有随着脉冲周期的增加而增强,进而没有迫使周围的放电细丝聚拢在一起形成弥散放电。在气流的条件下,微孔处的强放电熄灭,没有形成弥散放电。综上分析,微孔处的强放电只是作为一个扰动项,迫使放电细丝向一起靠拢形成弥散放电。