ECLIPSE: Ultrafast Ionization, Heating, Thermalization and Constriction of High-Pressure Nanosecond Pulsed Discharge Plasmas
ECLIPSE:高压纳秒脉冲放电等离子体的超快电离、加热、热化和收缩
基本信息
- 批准号:2308946
- 负责人:
- 金额:$ 42.57万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-07-15 至 2026-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This award supports implementation of a novel measurement technique for atmospheric pressure discharge plasmas. Atmospheric pressure plasma - a partially ionized gas - has many potential applications, including the removal of volatile organic compounds through gas cleaning, lean ignition of combustion engines, and control of high-speed flows. The capability to extend and broaden the potential of atmospheric pressure plasmas for addressing societal needs is currently limited by our ability to generate these plasmas in a controlled and reproducible manner. Better understanding of the mechanisms responsible for the occurrence of instabilities in atmospheric pressure pulsed plasma discharges is key to improving control of these processes. This project will perform state-of-the-art laser diagnostics complemented with numerical simulations to investigate the instabilities. This project will also support the development of hands-on plasma experiments for upper elementary school students and implementation of a networking and mentoring session for undergraduate students at the 2025 International Symposium on Plasma Chemistry.This research project aims to investigate the mechanisms of the fast transition from partially ionized atmospheric pressure discharges to fully ionized thermal spark discharges on nanosecond time scales by developing a suite of ultrafast optical diagnostics. The study will produce new insights in the plasma physics of nanosecond repetitively pulsed discharges (NRPs) with quantitative analysis of ultrafast ionization and thermalization. An important goal is to test theoretical models proposing a role of strongly coupled phenomena in the observed plasma heating. In addition, the large range of ionization degrees and plasma temperatures encountered in NRPs will be leveraged to assess the applicability of several optical diagnostics in the partially and fully ionized plasma regimes. The outcomes of this study are expected to lead to new insights on electron kinetics, heating and thermalization mechanisms responsible for the occurrence of instabilities in atmospheric pressure plasmas. The project is performed in collaboration with the Luxembourg Institute of Science & Technology supported by the Luxembourg National Research Fund.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该奖项支持针对大气压排放等离子的新型测量技术的实施。大气压等离子体(一种部分电离的气体)具有许多潜在的应用,包括通过清洁气体清除挥发性有机化合物,燃烧发动机的精益点火以及对高速流量的控制。目前,我们以控制和可再现的方式产生这些等离子体的能力限制了扩展和扩大大气压力等离子体来满足社会需求的潜力的能力。更好地理解负责在大气压力脉冲血浆排放中发生不稳定性的机制是改善对这些过程的控制的关键。该项目将执行最新的激光诊断,并配有数值模拟,以调查不稳定性。该项目还将支持上级小学生的动手血浆实验,并在2025年2025年国际等离子体化学研讨会上为本科生实施网络和指导课程。这项研究项目旨在研究快速过渡的机制通过开发一套超快的光学诊断套件,从部分电离的大气压排放到纳秒时间尺度上完全电离的热火花放电。该研究将在纳秒重复脉冲放电(NRP)的血浆物理学中产生新的见解,并对超快电离和热化的定量分析。 一个重要的目标是测试理论模型,提出在观察到的等离子加热中强烈耦合现象的作用。 此外,将利用在NRP中遇到的大量电离学度和等离子温度,以评估几种光学诊断在部分和完全离子化的血浆状态中的适用性。预计这项研究的结果将导致对电子动力学,加热和热化机制的新见解,这些机制导致大气压力等离子体中不稳定性的发生。 该项目是与卢森堡国家研究基金(National Research Fund)支持的卢森堡科学技术研究所合作执行的。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子和更广泛影响的评估审查标准来通过评估来支持的。
项目成果
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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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