近年来，大气压介质阻挡放电(DBDs)受到了广泛关注，其不需要真空设备、低温、放电温和、活性粒子密度高等特点使得大气压介质阻挡放电在生物、医学、工业等各个领域具有广阔应用前景。作为空间扩展的耗散型动力学系统，大气压介质阻挡放电中存在复杂多变的时空非线性行为。在时间上，随着放电条件的变化可表现为倍周期分岔、准周期放电、混沌等;在空间上，可表现为丝状放电、自组织斑图、空间混沌等。研究非线性行为不仅可以控制大气压DBD的稳定性和均匀性，而且有利于发现和利用非线性行为的潜在应用价值（如:材料局域生长、高级信息处理等方面）。目前，虽然大气压DBD的相关实验和数值模拟研究发展较快，但对于其中复杂的时空非线性行为及形成机制，人们还知之尚少。本文采用一维或二维流体模型对几种大气压介质阻挡放电系统中的复杂时空非线性行为进行了深入的模拟研究。　　射频电压驱动的大气压放电具有击穿电压低且产生的带电粒子密度高的特点，因此在应用中更具优势。本文第二章采用一维流体模型对射频大气压DBD中的非线性行为进行了模拟研究。结果表明，当射频放电系统处在具有较大微分负阻的γ模式时，放电行为变得非常复杂，可以观察到倍周期分岔道路中的各种周期态以及混沌放电。射频大气压γ模式放电的电离主要发生在阴极鞘层区附近，因此鞘层会对非线性行为产生重要影响。模拟结果显示，放电参数的变化会导致鞘层电场分岔，从而引起了鞘层厚度规律（周期态）或者不规律（混沌）的震荡，最终导致了电流的倍周期分岔和混沌行为。与千赫兹频率正弦电压驱动的DBD相比，射频大气压DBD中的这些复杂非线性放电行为的分岔电流的起伏较小。　　与正弦DBD相比，脉冲电压驱动下DBD不仅容易形成稳定均匀的等离子体，而且能量传输效率高。本文第三章采用一维流体模型，在模拟研究脉冲DBD中单周期放电特性的基础上对其复杂的时间非线性行为进行了研究。研究表明，脉冲电压的频率、脉宽、上升沿和下降时间等参数会通过改变介质表面积累电荷密度对放电行为产生影响。在一定参数条件下，增加脉冲电压的下降沿时间或脉冲电压的频率，脉冲DBD系统都可以通过一个清晰的倍周期分岔级联进入到混沌态，也可以由混沌态回归到周期态。当保持其他参数不变，改变外加电压脉宽时，放电都处在周期2态，但是不同脉宽下的周期2放电电流波形不相同，随着占空比的增加，周期2放电的负放电逐渐增强，正放电逐渐减弱。　　为了深入研究大气压DBD中的复杂非线性行为，本文第四章采用二维流体模型对正弦电压驱动的大气压DBD中的倍周期分岔、混沌及逆分岔过程发生时的径向空间结构进行了模拟研究。模拟结果显示，这些非线性行为都具有不均匀的径向结构。在同一种倍周期放电中，一个周期内的几次放电的径向结构也不相同。在混沌放电中，不同的径向结构的放电随机出现。由正分岔和逆分岔形成的同种周期态放电也具有不同空间演化特性。通过对放电的电压电流特性进行研究发现，这种不均匀的径向结构与各径向位置的等离子体电阻密切相关。　　对于空间扩展的耗散型动力学系统，除了可以通过常见的倍周期分岔道路进入到混沌外，它还可通过其他路径进入混沌。第五章模拟研究了大气压DBD中另一条通向混沌的道路，即准周期道路。通过研究放电系统在相空间轨迹可以发现:随着电压驱动频率的增加，放电首先从单周期态分岔进入准周期态，然后准周期态和各种周期态交替出现，当频率增加到一定程度时，放电会经过奇异非混沌吸引子，缓慢地进入到混沌。继续增加频率，放电系统的最大Lyapunov指数缓慢增加，混沌行为逐渐加剧。并且当继续保持频率增加时，各种周期窗口、倍周期分岔以及逆倍周期分岔到混沌过程也出现在放电系统中。　　自组织斑图是大气压DBD中一种重要的空间非线性现象，其自身的复杂多变及其宏观上表现出的对称性和规律性，一直吸引人们去探索和研究。本文第六章对大气压DBD中的一维自组织斑图的形成及演化过程进行了模拟研究。模拟发现在不同电压幅值下，放电呈现出不同的斑图结构，如:5通道斑图、3通道斑图、4通道斑图、和3条宽放电通道的斑图。这些斑图不仅结构不同，而且放电通道内的放电模式也会不同。即使是同一种斑图，正负半周期的放电演化过程也可能不相同。当电压峰值超过一定值后，斑图放电可以演化到空间混沌。当混沌发生时，放电空间会随机地在某处出现放电通道。　　第七章采用二维流体模型对单介质电极下混合气体放电的空间非线性行为进行了模拟研究。研究表明在模拟条件下，放电空间中出现了一条或者多条放电通道，经过时间平均后，放电通道总体表现为在裸电极一侧向内收缩，在有介质一侧向周围扩展。并且在放电过程中单介质DBD的正负放电具有不对称的结构，表现在电离波的时空演化过程上。通过研究相应参数对放电通道的影响可以发现:随着电压幅值、极板宽度或者杂质N2含量的不断增加，放电通道数目均可以增加。并且在特定的极板宽度下通过增加电压能产生的最大通道数目一定，当杂质N2含量足够多时放电可以回到相对均匀的放电模式。