纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体对超声速燃烧室中凹腔性能的影响

为考察纳秒脉冲介质阻挡放电(NP-DBD)等离子体对超声速燃烧室中凹腔性能的影响,在凹腔后壁面上部区域布置表面介质阻挡放电激励器产生等离子体,基于NP-DBD等离子体高斯分布热源模型,采用3维数值模拟方法研究了等离子体作用下燃烧室壁面压力、凹腔阻力、质量交换率以及燃料分布的变化。研究结果表明,NP-DBD等离子体虽然降低了对称面处凹腔后缘波系强度,但结合凹腔后壁区域温度分布特征知等离子体热效应较弱,故整个凹腔波系受到影响较小;凹腔质量交换能力获得大幅提高,其阻力则略有减小;等离子体缩小了凹腔上方燃料的分布范围,凹腔下游燃料掺混效率有小幅提升。     

空间烟幕的扩散机理及衰减性能研究

烟幕干扰是针对红外探测器的一种无源干扰手段,在战场环境中,可以在目标与探测器之间释放烟幕形成屏障,降低探测器对目标的能见度,达到对目标的有效遮蔽。首先研究了在微重力高真空环境中,采用气固两相流喷射方法形成烟幕云的机理,并进行了数值模拟。然后,基于烟幕的扩散规律、材料特性及其吸收、散射和反射能力,建立了空间烟幕对红外信号的衰减性能模型。最后,基于实例仿真验证了利用空间烟幕衰减目标红外信号的可行性。     

脉冲等离子体对超燃凹腔燃料喷流的影响

为了研究在脉冲控制方式下,准直流横向放电等离子体对超燃冲压发动机燃烧室燃料喷流流场的影响,构建了脉冲控制下准直流横向放电等离子体模型,分析了不同脉冲控制频率下等离子体对凹腔喷流流场特征结构、燃烧室总压损失、喷流下游掺混效率的影响。结果表明:脉冲控制模式下,等离子体能够有效控制喷流上游分离激波位置与强度、幅度,导致凹腔流场参数周期性波动,使得燃料与主流的掺混效率提高,与定常控制方式相比脉冲控制方式能够减小压力损失。     

氢氧混合气等离子体助燃放电过程模拟

为研究等离子体辅助燃烧的化学反应机理,数值模拟了氢-氧混合气中的交流激励介质阻挡放电过程,考虑了包括O+、2O+、+2H、H+4种正电荷粒子,电子、O-、2O-、3O-、OH-、H-6种负电荷粒子,以及O、O2、O3、H2、H、OH、H2O 7种中性粒子等17种组分、47种反应,以分析放电产物的时间和空间特性以及气体压力的影响。结果表明:O和H原子是等离子体辅助燃烧的主要活性成分,2O+、OH和OH-也有一定影响;O原子在整个放电周期内密度变化很小,H原子密度随时间变化相差2个量级以上;随着气压降低,O和H原子的电离度先增大后降低,0.8P0(P0=1.01325×105Pa)时最高;从高压电极到地电极,O原子的电离度逐渐降低,H原子电离度则先增大后降低,最大值靠近放电区域中心点。     

Effect of actuating voltage and discharge gap on plasma assisted detonation initiation process

The influence of actuating voltage and discharge gap on plasma assisted detonation initiation by alternating current dielectric barrier discharge was studied in detail.A loose coupling method was used to simulate the detonation initiation process of a hydrogen–oxygen mixture in a detonation tube under different actuating voltage amplitudes and discharge gap sizes.Both the discharge products and the detonation forming process assisted by the plasma were analyzed.It was found that the patterns of the temporal and spatial distributions of discharge products in one cycle keep unchanged as changing the two discharge operating parameters.However,the adoption of a higher actuating voltage leads to a higher active species concentration within the discharge zone,and atom H is the most sensitive to the variations of the actuating voltage amplitude among the given species.Adopting a larger discharge gap results in a lower concentration of the active species,and all species have the same sensitivity to the variations of the gap.With respect to the reaction flow of the detonation tube,the corresponding deflagration to detonation transition(DDT) time and distance become slightly longer when a higher actuating voltage is chosen.The acceleration effect of plasma is more prominent with a smaller discharge gap,and the benefit builds gradually throughout the DDT process.Generally,these two control parameters have little effect on the amplitude of the flow field parameters,and they do not alter the combustion degree within the reaction zone.     

信息动态

概述了当前国际上最大规模的等离子体辅助燃烧研究项目MURI-PAC的背景、研究目标和参与团队,总结了近5年的相关研究成果.在对该项目任务划分及特点剖析的基础上,重点梳理了不同压力、温度条件下各类放电助燃实验,并对有关数值仿真和先进诊断技术发展作了评述.最后简要分析了当前研究面临的挑战,并对我国开展相关工作提出了建议.     

喷流上游电弧等离子体对超燃燃烧室性能的影响

基于电弧放电等离子体热阻塞机理,数值模拟等离子体产生于超燃燃烧室横向喷流上游时燃烧室流动过程,分析激励器位置与激励强度两个关键因素对等离子体作用效果的影响。结果显示:激励器开启下等离子体区域形成一高温虚拟凸起,诱导出斜激波;随着激励位置从燃烧室入口向喷流移动,喷流上游回流区x向尺寸呈先增后减趋势,在最优激励位置激励时,分离激波强度显著降低。     

低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰影响的实验研究

为探究低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰的影响,通过对同轴式喷注器环缝甲烷射流施加介质阻挡放电产生甲烷等离子体,综合采用多种测量手段实验研究了多种工况下该低温等离子体特性及火焰关键参数的变化。结果显示,放电击穿电压随混合比增大而减小,电流脉冲数量和幅值则随混合比增大而先增加后减小;甲烷等离子体呈灰白色,低电压下提高气体流量则放电有所减弱;受等离子体气动效应作用,放电后甲烷射流角有所增大,且电压越高射流角越大,增幅则逐渐减小,过高激励强度下射流发生失稳;等离子体通过改变燃料和氧化剂的掺混而影响甲烷/氧反扩散火焰的形态,使得火焰中心高度总体有所下降,特征长度缩短,释热强度则有所增加,其中小流量、低混合比条件下作用效果更明显;喷注器功率则随混合比上升而先增大后减小。