【摘 要】
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本文设计了一种二维等离子体流化床实验装置，采用电晕诱导的介质阻挡放电作为等离子体的发生方式，通过实验和数值模拟研究了等离子体流化床的放电和流态化特性。 使用数字示
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本文设计了一种二维等离子体流化床实验装置，采用电晕诱导的介质阻挡放电作为等离子体的发生方式，通过实验和数值模拟研究了等离子体流化床的放电和流态化特性。
使用数字示波器采集了流化床和空床中不同放电电压下的放电电流和电压波形，通过波形的对比与分析，对等离子体流化床内的放电机理、放电特性进行了研究。结果显示，等离子体流化床内放电脉冲密度、时间短，脉冲数量不受针尖数量限制。我们认为等离子体流化床内的放电电流是由大量颗粒间微放电组成，这一方面增大了等离子体的规模，提高了空间内等离子体的均匀性以及稳定性，另一方面，可以在颗粒表面形成大量的自由基和活性粒子。考虑到颗粒作为催化剂的反应中催化反应主要发生于催化剂表面，故颗粒间的放电可以极大的提高催化反应的效率。
利用数码摄像机拍摄了不同放电电压下流化床内的流态化情况，研究了床层表面气泡尺寸以及床层波动随放电电流的变化趋势。我们从中发现放电可以有效地抑制气泡膨胀和床层表面的波动，在较低气速下甚至可以消除气泡和床层的波动，气体不再以气泡的形式通过床层，而是通过颗粒间隙以小股气流的形式通过，这极大的提高了气固两相的有效接触面积。
以FLUENT软件为平台，采用欧拉双流体模型以及简化的颗粒间库仑力模型，对等离子体流化床内的流态化状态进行了模拟。通过改变库仑力的大小，观察库仑力对流态化的影响，模拟结果与实验结果吻合。
实验和数值模拟结果表明：等离子体流化床可以产生均匀、稳定的空间等离子体，并且可以解决流化床中气体“短路”通过床层的问题，是一种新型的催化反应器。
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