非平衡等离子体对甲烷燃烧影响的研究

建立了CH4和空气的燃烧模型，计算并分析了在气体放电产生不同量的非平衡等离子体的情况下，电离产生的主要活性粒子（O和H）和活性基（OH）对燃烧温度及燃烧室出口流场的影响。计算结果表明等离子体助燃可以明显提高燃烧温度，改善燃烧室出口的温度场和速度场，并且能够提高燃烧效率，降低污染物排放。     

等离子体射流点火器点火特性的实验研究

为获得直流电弧等离子体射流点火器的点火特性,在实验燃烧段中进行了丙烷/空气混合气的点火实验,并与常规电火花点火器进行了对比。研究了2种点火方式下可燃混合气的点火过程,燃烧温度随时间的变化,点火延迟时间随可燃混合气余气系数的变化。实验结果表明:等离子体射流点火时,可燃混合气的燃烧温度上升速率大于电火花点火的,但2种点火方式下的稳定燃烧温度均为1 053K;等离子体射流点火延迟时间小于电火花点火的。     

进口参数对等离子体点火过程影响的数值模拟

为了研究进口参数对等离子体点火过程的影响规律,建立了燃烧室等离子体点火的数值计算模型,对燃烧室内等离子体点火时的化学反应和流场进行了数值模拟。进而分析了等离子体点火器喷出的射流速度、射流温度和混合气的进口速度等进口参数的变化对燃烧室等离子体点火过程的影响规律。结果表明:在等离子体点火器喷出的高温射流进入燃烧室后,燃烧区域向上游的扩展程度远大于向下游的扩展程度,首先在上游形成稳定燃烧;等离子体射流速度对点火延迟时间的影响相对较小,但可以增强等离子体射流的穿透能力;混合气的点火延迟时间随射流温度的升高而减小,随混合气进口速度的增大而增长。     

发动机尾喷管等离子体红外隐身技术研究

文中根据红外线与等离子体相互作用的基本模式、原理,建立了等离子体红外隐身的基本模型,并分别从折射效应和吸收衰减两方面阐述等离子体红外隐身的基本原理.通过理论分析、计算,得到了红外线在等离子体中的衰减与等离子体碰撞频率、红外线频率、等离子体密度、厚度的关系.同时,论证了发动机尾喷口等离子体红外隐身的可行性,为防御红外制导导弹提供了理论依据及数据参考.     

等离子体助燃激励器介质阻挡放电发射光谱分析

为了研究激发粒子的演化规律,优化等离子体助燃参数,在不同的电极形状、电极间隙、气体流量、放电电压条件下,对介质阻挡放电的发射光谱进行了实验测量与分析。研究发现:网形电极结构的激励器光谱最强,王形次之,条形最低;随着电极距离的增大,发射光谱强度呈现先慢后快的下降趋势;工作介质流量有一个最佳值,为60 g/s;随着驱动电压或频率的增加,微放电通道增多,放电增强,发射谱线强度增强。     

直流电源驱动的等离子体点火器的点火特性

为获得等离子体点火器点火特性,使用自行设计的等离子体点火装置,对不同进口氩气压力和工作电流条件下的等离子体点火器高温射流特性和放电特性进行了实验研究,利用光谱仪对点火器出口处的发射光谱特征进行了测量,并根据光谱特征计算了等离子体的激发温度。结果表明:等离子体点火器的高温射流长度随进口氩气体积流量的增大先增大后减小,随工作电流的增大而增大;等离子体点火器的弧电流随进口氩气体积流量的增大而减小,随电源输出电流增大而增大;等离子体点火器出口射流的激发温度随工作电流的增大而增加,随氩气体积流量的增大而减小,所得结果对等离子体点火系统在航空发动机的实际应用具有一定的指导意义和参考价值。     

直流电弧等离子体点火器射流特性研究

采用光谱仪测量了等离子体点火器出口射流的发射光谱,利用玻尔兹曼曲线斜率法计算了射流的电子温度,并通过电离平衡方程计算了射流气体温度,获得点火器出口射流长度、射流速度、电子温度和射流温度随弧电流及进口氩气流量的变化规律。并分析了航空等离子体电弧射流中是否可使用电子温度来代替射流气体温度。实验表明：弧电流随着进口氩气流量的增大而减小;出口射流长度和速度随弧电流的增大而增大,随进口氩气流量的增大先增大后减小;出口电子温度、电子密度和射流温度随弧电流的增大而升高,随氩气流量的增大而降低。     

等离子体气动效应对燃烧室流场的影响

为了研究等离子体气动效应的内在机理,建立燃烧室助燃激励器中等离子体气动效应的数值仿真模型,通过求解电势方程和电荷密度方程,得到等离子体气动效应的体积力分布函数,将动量以源项的形式引入Navier-Stokes方程求解,对助燃激励器中等离子体气动效应诱导燃烧室空气流动进行了数值模拟,研究激励电压、气体流量和电荷密度对燃烧...     

介质阻挡放电中氧原子的数值模拟

由于介质阻挡放电具有许多独特的性质,已被广泛地应用于等离子体化学、环境工程及材料表面处理等诸多领域。为了对其进行更好的研究与应用,笔者根据介质阻挡放电中的不同能量传递过程,建立了一个包括电子碰撞激发、离解、电离,吸附和解吸,复合以及中性粒子参与的反应等过程的N2-O2介质阻挡放电化学反应动力学模型,并通过求解Boltzmann方程,得到电子能量分布函数,进而通过计算获得了电子—分子碰撞的反应速率系数。代入速率方程,获得了系统中各组分粒子数浓度随时间的变化规律。结果表明:O、O3以及N2和O2分子激发态的粒子数浓度随时间先增加后减小,最后趋于一定值;O原子粒子数浓度受N2激发态分子的影响较大;O原子粒子数浓度随O2体积分数的降低而增加。     

高频高压下介质阻挡放电的实验研究

利用介质阻挡放电实验装置和测量系统研究了不同的介质层厚度、外加电压以及空气间隙距离的等离子体助燃(PAC)激励器放电特性,并在实验数据的基础上,根据介质阻挡放电等效电路对空气间隙上的两端电压、放电电流等参数进行了计算。结果表明,介质层的厚度对放电脉冲的次数的影响很大;随外加电压的增加,脉冲放电增加,放电的起始时刻不断提前;随着空气间隙距离的减小,激励器放电强度明显增强,放电更加均匀。