基于磁旋滑动弧等离子体催化的空气直接氧化固氮

以活性氧化铝（γ-Al₂O₃）为载体通过浸渍法制备不同质量分数（5%、7.5%和10%）的MoO₃/Al₂O₃催化剂,并进行等离子体催化空气的氧化固氮研究. 为了考察不同质量分数催化剂的结构差异,分别采用XRD、SEM和TEM表征催化剂的物理性质,结果表明催化剂结构稳定、分布均匀,有利于催化实验. 利用制备的MoO₃/Al₂O₃催化剂进行磁旋滑动弧等离子体耦合催化空气固氮实验,结果表明制备催化剂对固氮有促进作用,在最佳工况下, ${ {\text{NO}}_{{x}}}^{{-}}$的产出速率最高为1.17 mmol/min,相比同类研究中最高固氮效率 985 μmol /min有些许提升.     

磁旋转滑动弧电参数与电弧图像分析

研究磁场驱动旋转滑动弧的物理特性.在反应系统中,高压直流电通过滑动弧两极产生稳定的电弧,由切向进气的载气吹起并产生旋转滑动弧,在滑动弧区域内附加磁场用以加速滑动弧的旋转.研究表明:磁场驱动不仅可以提高等离子滑动弧旋转速度,而且可以增大等离子体在气流场中的分布.当空气作为载气时,电弧电压电流波形最稳定,周期为3.5～4.4ms;当氧气作为载气时,电弧击穿电压低于800V,维持电压低于500V,平均功率为95.8W,相对其他载气时较低,电弧电压图像存在平稳过渡区.利用高速摄影技术研究磁感应强度变化时电弧的运动情况.结果显示:低磁感应强度时旋转滑动弧会出现双弧现象;高磁感应强度时电弧不再断裂,与外电极的接触点出现近似等速的跃迁.     

脉冲液相等离子体固氮特性及影响因素

低温等离子体固氮具有无需高温高压条件、绿色环保、易于与可再生能源匹配等优点。掌握低温等离子体固氮特性、提高固氮特性具有重要的理论意义和实用价值。采用一种液相放电等离子体固氮的反应装置,开展不同脉冲电源激励等离子体固氮实验,探究液相放电固氮特性和规律。通过采用4台不同的脉冲电源激励固氮反应装置液相放电,测量放电过程中的电压及电流波形,并表征放电过程中水溶液的活性氮浓度变化,基于放电过程中的电学特性和氮特性,计算4台电源相对应的能量效率。结果表明,瞬时功率和单脉冲能量越大,固氮速率越快,能耗效率越优;脉冲幅值和重复频率增加有利于等离子体液相放电固氮速率提升。     

滑动弧放电等离子体重整甲烷制取合成气钟犁

 考察了在常温常压条件下利用滑动弧放电等离子体,使CH4与CO2重整制取合成气的效果,分析了供给电压、原料流速、预热温度等参数对转化率、选择性和制氢能耗的影响.结果表明,滑动弧放电可突破常温时热力学平衡的限制,有效促进重整反应的进行.与其他等离子方法相比,滑动弧放电的能量效率显著提高.增大电压或预热温度,可提高氢气选择性,促进氢气生成;增加流量,能量效率随之提高,但流量过大时,氢气选择性显著下降.当CH4与CO2的量比为1∶1、供给电压为8 640 V、喷嘴流速为130 m/s、预热温度为400 K时,制氢综合能耗最低,为103.1 kJ/L,此时单位氢气电耗为18.6 kJ/L,转化能力为6.37 mmol/kJ.     

脉冲调制射频空气等离子体固氮研究

工业合成氨固氮高度依赖于化石燃料,导致了诸多环境问题,人类若要维持可持续的粮食供应,就需要更加绿色高效的固氮方法。空气放电等离子体极易与可再生电力相结合,且即开即用、随关随停,是较为理想的绿色固氮技术。但现有空气放电等离子体固氮效率较低,针对这一关键问题,研究了脉冲调制(pulse modulated,PM)射频空气放电等离子体的固氮特性,发现脉冲调制会导致射频空气等离子体形态发生明显变化,在占空比一定的情况下,固氮效率随频率的增大而减小,相反,如果固定调制频率,NO_x的浓度随占空比的增大逐渐增加,固氮效率在占空比为60%时达到最高。脉冲调制技术显著影响了射频空气放电固氮效率,为后续研究大功率射频空气放电固氮提供重要启示。     

背景相对湿度对滑动弧放电降解正丁烷的影响

通过研究背景相对湿度对滑动弧放电特性的影响,分析正丁烷的降解过程和降解机理.结果表明,增大湿度会减少等离子区域电子数量,降低放电电流强度,抑制臭氧的生成.无论是在空气还是氮气条件下,正丁烷降解率随背景相对湿度的增大而增大(分别由81.9% 和33.8%增至91.2%和54.7%),提高背景相对湿度可以减少副产物中NO2的生成量.根据实验结果推测,基团诱发的反应在正丁烷的降解过程中起主要作用,在潮湿背景条件下,OH基团对正丁烷的降解起关键作用     

不同气氛下气液两相滑动弧放电降解甲基紫

研究了在空气、O₂和N₂气氛下滑动弧等离子体在纯水中放电的发射光谱,并以甲基紫为目标污染物,分析了在不同气氛下甲基紫的降解率以及降解产物.结果表明,在三种气氛下,OH自由基均是在放电过程中产生的最主要自由基;在空气和O2气氛下,甲基紫降解20 min后的降解率达到99%以上,高于在N₂气氛下甲基紫的降解率.根据傅里叶红外光谱（FTIP）及气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）的中间产物分析结果,在三种气氛下甲基紫分子中心碳原子的共轭结构在自由基作用下断裂,染料降解脱色,染料中间体在自由基作用下进一步降解、开环,直到生成CO₂和H₂O.     

等离子体弧流数值模拟的研究进展

等离子体弧流的数值模拟研究对其在工业中的应用有重要的意义。详细阐述了等离子体弧流数值模拟研究的发展过程,主要包括自由等离子体弧流和约束等离子体弧流2方面的研究进展,对应用ANSYS等数值分析软件建立等离子体弧流数学模型求解流体的温度场和速度场的方法进行了描述,综合考虑等离子体弧流的流动状态和三维约束等离子体弧流的数值模拟可能是未来的重要研究方向。     

滑动弧放电降解直链烃挥发性有机化合物

以正丁烷(n-C₄H₁₀)和正己烷(n-C₆H₁₄)作为目标挥发性有机化合物(VOCs),考察供给电压和背景气氛对降解率和降解产物的影响,探索滑动弧放电降解直链烃过程的降解机理.结果表明,通过增大供给电压提高高能电子密度,可以促进正丁烷和正己烷的降解;正丁烷和正己烷在氮气气氛中的主要的降解产物为CH₄、C₂H₂等C₁～C₄小分子碳氢化合物,而在空气气氛中的主要降解产物为CO₂、CO、H₂O和NO₂等无机小分子化合物;氧化性粒子在降解过程中起关键作用,背景气体氧气体积分数的提高可以促进正丁烷和正己烷的降解;随着氧气体积分数的增大,CO₂、CO和NO₂生成量增大,同时也会促进CO向CO₂转化.     

层流等离子体发生器设计关键技术研究之双弧现象

分段式结构设计通常被应用于层流等离子体发生器的结构设计中,以避免产生大尺度分流现象,进而避免层流等离子体射流产生脉动。然而,在分段式层流等离子体发生器中,当中间电极长度较长时,经常在该中间电极上产生一个新的阳极弧根和阴极弧根（即双弧现象）,导致该电极热负荷严重,造成电极的严重烧蚀和等离子体射流的波动。为了延长层流等离子体发生器中间电极寿命,提高层流等离子体射流稳定性,必须对双弧现象加以抑制。本文基于假设条件,首先建立了层流等离子体发生器正常工作时和产生双弧现象时的分析模型,分析了双弧现象产生机理,并基于最小电压原理,推导出层流等离子体发生器不产生双弧现象对中间电极的尺寸要求;然后,基于前述双弧现象产生原理分析和理论推导,确定了抑制层流等离子体发生器产生双弧现象的措施如下：一是,增加冷气膜击穿电压U_b,使电弧与弧室壁的电势差不足以击穿二者间的冷气膜;改善等离子体发生器冷却通道,优化其对弧室壁的冷却效果,进而降低冷气膜的温度;增大工作气体流量,增强对电弧的压缩,进而增加冷气膜的厚度。二是,限制中间电极轴向长度,降低电弧在对应中间电极区间的电压降,即任意中间电极在轴向的长度均满足最小电压要求。     

Ti-6Al-4V基體上氮電弧熔化法制備TiN層的組織及性能

采用直流氮電弧熔化方法在鈦合金(Ti-6Al-4V)基體上原位制備了TiN表面層。采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射和顯微硬度儀等分析測試手段對TiN表面層的組織、硬度及摩擦磨損性能等進行了分析。探討了電弧電流對TiN層組織及性能的影響。結果表明:通過氮電弧熔化法制備的TiN層組織為樹枝晶,氮化層中樹枝晶的含量隨著深度的增加而減少,表面層與基體為冶金結合;隨著電弧電流由60A增加到100A,所制備的TiN表面層中樹枝晶的含量增加,表面層的硬度及耐磨性能都提高;當電弧電流為100A時,所制備的TiN表面層的最高硬度可達到1885HV,約為基體硬度的5倍,抗磨損性能也顯著提高。     

等离子弧加工的热过程分析与温度计算

为实现对等离子弧加工工艺过程的有效控制，从等离子弧的物理性质入手，在理论上分析了等离子弧作为圆形高斯分布热源的加工热过程，从而对等离子弧加工的工艺参数范围进行理论计算，并通过试验进行验证，为加工工艺过程提供了量化依据。     

旋转式捷联惯导系统误差分析

为了提高惯导系统长时间运行时的精度,采用旋转自动补偿技术来抑制系统误差的发散.分析旋转自动补偿的基本原理,得出旋转式捷联惯导系统下的误差传播方程,对光学陀螺的刻度因子误差、安装误差、常值漂移和随机漂移误差在旋转方式下的误差传播情况进行了分析研究.比较分析了单轴旋转和双轴旋转方式下对系统误差的不同影响.仿真结果表明:旋转自动补偿技术,能明显改善纯惯导系统误差随时间发散的特点,有效抑制误差的增长.研究结果可以作为旋转式光学陀螺捷联惯性导航系统进一步优化和工程设计的理论参考.     

弹性BP神经网络的旋转机械故障诊断

针对BP神经网络存在局部极小值和收敛速度慢等问题，提出了一种resilient backpropagation（RPROP）的改进BP网络。RPROP神经网络具有优良的非线性映射能力，可以很好地描述频率特征和诊断结果之间的关系，经改进算法训练的网络适合旋转机械故障诊断。     

超高速摄影仪转镜模态数值仿真分析

采用有限元法对超高速摄影仪转镜系统进行数值仿真与模态测试,验证转镜模态数值分析方法的精度.利用数值分析法,提取转镜的前3阶模态,研究其对应振型与模态应力,发现其共振点主要集中在304.37 Hz、354.15 Hz和345.17 Hz处,且1阶弯曲模态应力远大于1阶扭转应力,轴肩位置是应力集中区.通过实验在线测得转镜在加速过程中的幅频响应曲线,发现转镜在固有3个频率点处振幅出现急剧变化,且在355 Hz处的振幅远大于其在297 Hz处的振幅.结果表明,1阶弯曲是转镜出现破坏的主要形式,轴的损伤是转镜出现疲劳破坏的主要原因.数值解和实验结果吻合较好,说明对转镜采用数值分析法提取其模态可获得较高精度.     

水中交流电弧等离子体特性的测量

通过光谱测量系统所测得的工频交流电压下水中电弧等离子体的光谱相对强度,用双线法得到了等离子体中的电子激发温度,并依据局部热力学平衡(LTE)条件,用Saha方程求得了等离子体的电子密度和H、H+、O、O+等粒子的密度,且等离子密度随着电弧功率的增加而增大.该实验为水中交、直流电弧特性或交流气体电弧等离子体特性的研究提供了参考.