· 项目背景
介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10Pa～10000Pa。电源频率可从50Hz至1MHz。非平衡态等离子体电子温度可上万度，离子及中性离子可低至室温，即体系表观温度仍很低，故称“低温等离子体”，一般由气体放电产生。介质阻挡放电是工程中最常用的一种非平衡态等离子体产生方法。
氦气介质阻挡放电等离子体是常用的等离子体源，广泛应用于各种放电反应设备中。本例针对氦气大气压介质阻挡放电进行数值仿真。
· 仿真方法简介
通常大气压介质阻挡放电符合部分局部热力学平衡 （PLTE），在这种情况下，等离子体中电子温度远高于重粒子温度，不同物种内的速度分布仍然可以是麦克斯韦式的（尽管温度不同）。此时可以采用等离子体流体模型进行仿真。
介质阻挡放电的工作原理如下：在两块介电板之间有一个充满气体的小间隙，通常小于 1 mm。我们在其中一块介电板上施加正弦电压，另一块板接地。随着施加到顶板的电压增加，板之间的间隙中会形成更强的电场。本例中分别采用了1维和2维进行氦气大气压放电仿真。
介质阻挡放电仿真流体模型主要包括以下内容：
1、等离子体反应机理
等离子体反应主要包括电子碰撞反应、化学反应和壁面反应等。本例中主要考虑了He原子的电子弹性碰撞、激发、退激发、电离和潘宁电离过程。壁面反应主要考虑了激发态在壁面的退激发和离子在壁面发生二次电子发射过程。
2、等离子体流体模型
根据漂移-扩散理论建立电子输运方程、电子能量守恒方程和重粒子输运方程，静电场的计算采用泊松方程。其中电子能量分布函数（EEDF）采用麦克斯韦分布，通过对碰撞截面积分计算相关反应速率。
· 仿真结果
He介质阻挡放电中电压和电流变化
He介质阻挡放电中电子数密度和电势分布
He大气压DBD电子与电势
He介质阻挡放电中电子数密度和电势分布
He_DBD放电.gif
