近年来随着研究的深入,大气压低温等离子体射流以其丰富的活性物质、简单的生成装置、较低的气体温度等优势,在生物工程、医药、食品加工等方面应用普遍,现已成为一个非常热门的研究课题。本文采用软件仿真、实验研究以及理论分析三者互相结合的方式探讨了在直流电源驱动下无气流作用的低温等离子体射流的形成及传播机制,研究了大气压空气低温等离子体射流的放电特性、射流特性以及均匀的阵列式射流等离子体的生成,优化了放电电极结构和放电电路,并通过合理控制相关放电参数,进行了等离子体果蔬保鲜实验。首先,本文分析了针-环电极结构的电位极性对空间电场分布的影响,研究了不同电极参数、电路参数下的放电特性,总结了等离子体射流的形成和演变机制。等离子体射流发展的驱动因素的是头部存在局部强电场区域,轴向和径向电场强度的差异性是等离子体射流传播的关键性因素,等离子体射流停止传播的根本原因是轴向电场强度的下降。结果表明,针-环电极分别施加异极性和同极性电位,均能在空气中形成稳定的等离子体射流。其次,本文通过测量不同参数下的发射光谱,研究了放电通道不同轴向位置以及不同电压下的发射光谱变化,获得了该结构下的最佳处理参数。以光纤温度仪测量了等离子体射流的宏观温度,基于玻尔兹曼斜率法得到了分子振动温度,并对各活性粒子的生成机制进行了分析。探究了等离子体射流与不同性质的处理材料、等离子体射流单元不同角度下的相互作用关系。结果表明,通过合理控制相关放电参数,能够在保证等离子体温度较低的同时获得丰富的活性物质以提高处理效率。最后,本文基于异极性针-环电极结构,探究了改善阵列式射流均匀性的生成方法,得到了各阵列单元均沿轴线发展的等离子体射流。提出了应用于果蔬保鲜的设计方案,测试了不同处理时间、不同处理间距下的等离子体保鲜效果。结果表明,最佳处理参数下,苹果切片的失重率和酶促褐变率由于等离子体的作用而显著降低,贮藏期大大延长。