重频脉冲放电等离子体化学活性强、能量效率高，在航空发动机点火助燃、高端医疗设备、热敏材料表面改性等前沿领域有着广阔的前景。重频脉冲放电等离子体研究存在多时空尺度放电仿真计算难度大且软件自主可控率低、多介质放电演变机理复杂、等离子体调控方法不明确等突出难题，极大限制了我国在相关领域的快速发展和高水平应用。如何突破重频脉冲放电等离子体仿真关键技术，提升对多介质脉冲放电等离子体机理和调控方法认识水平，一直是国内外放电等离子体领域亟待攻克的“卡脖子”难题。

在国家自然科学基金等项目持续支持下，本项目团队围绕“重频脉冲放电等离子体发展演变物理机制和调控理论”开展攻关研究，突破了重频脉冲放电等离子体数值模拟关键技术，构建了气、液、固介质及其界面放电调控方法理论体系，提升了我国低温等离子体自主可控发展能力。本项目团队取得的系列创新成果包括：

1. 建立了拥有自主知识产权的等离子体数值模拟软件体系。在等离子体粒子仿真技术方面，自主开发三维粒子-蒙特卡洛模拟软件Pamdi3D，准确表征了流注分叉、变向等随机行为，揭示了空间残余电荷云对后续流注形貌及发展特性的影响。在等离子体流体仿真技术方面，自主研发了两套等离子体流体仿真模型软件Afivo-streamer和PASSKEy，耦合了介质表面电荷累积及电子发射等机制，探明了多因素对沿面流注发展演化特性的影响。为研究三维多物理场条件下的重频脉冲等离子体放电机制提供了高效精准的技术手段。

2. 揭示了重频脉冲放电非线性演变行为和等离子体不稳定性机制。发现了重频脉冲气体间隙和气固沿面流注放电非 线性演变新模式，明晰了重频脉冲放电记忆效应机制，解决了传统亚稳态粒子模型无法解释放电演变规律的难题，揭示了重频脉冲长期作用下局部电晕发展为击穿和闪络的内部机制。从残余电荷定向输运和能量有序传递角度构建了重频脉冲放电等离子体不稳定性模型和调控新理论，显著提升了重频脉冲放电稳定性。在厘清高速高静条件下放电规律基础上，创新设计了用于航空飞行器高效流动控制的新型重频脉冲波形，显著提升了气动激励推力，有效降低了流动阻力。

3. 阐明了液体绝缘介质高电场下的主导电离机制及其适用条件。揭示了绝缘油、去离子水等典型液体介质中不同模式放电的主导机制，发现了电场驱动与微观扰动联合作用是导致放电通道产生分叉的主要诱因，明确了不同液体介质中放电模式转换的条件与演变规律。创新发展了基于电致伸缩效应的水中纳/皮秒放电理论模型，系统阐明电致伸缩、液体空化、液体电离等水中快脉冲放电起始的微观物理全过程，为理解水中纳秒脉冲放电的起始过程提供了新视角。

  项目开发了拥有自主知识产权的等离子数值模拟软件3套，在高水平期刊发表论文50余篇，完成自然科学基金项目3项。项目成果提升了我国脉冲放电等离子体领域研究能力和水平，实现了重频脉冲放电数值模拟和理论研究的国际引领，促进了等离子体前沿应用效能的显著提升。研究成果在航天科技集团、中国人民解放军某部队及空军工程大学等机构得到了应用，为我国航空航天及脉冲功率大科学装置等方面的关键技术突破提供了理论基础和技术支撑。