氧气含量对氦氧等离子体射流特性影响

大气低温等离子体射流具有成本小、温度低等特点,获得了广泛的工业应用。采用高压高频交流电源,通过PC控制系统调节氦气和氧气的比例,建立了等离子体射流试验系统。利用高速相机获得了放电图像,测量了射流发光长度和放电起始电压,系统分析了氧气含量对氦氧等离子体射流特性的影响。研究结果表明,氧气会抑制放电过程的发展,进而对等离子体射流的特性造成影响,使得等离子体射流的发光强度和长度大大降低;放电起始电压增大,放电频率增大,放电电流尖峰数值增大,而放电功率则没有太大变化;He和N的光谱强度随氧气含量增大而减小,O的光谱强度呈现先增大后减小的趋势。     

射频辉光放电氩等离子体诊断分析

为了获得等离子体抛光实验平台中氩等离子体的参数,利用Langmuir单探针与发射光谱法对其进行诊断分析,根据Langmuir探针原理计算了氩等离子体的电子温度与电子密度,采用双谱线相对强度法估算了氩等离子体温度及电子密度.实验结果表明：当射频电源功率在40～120 W时,电子温度随射频电源功率增加而增加,电子温度范围为2.41～5.03eV,等离子体温度随射频电源功率变化不大;两种方法测得的电子密度存在偏差,其随射频电源功率变化的趋势是一致的.     

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.     

凹腔长深比对超声速燃烧室内振荡现象的影响

为研究不同长深比的凹腔对超声速燃烧室内的流动状况及自激振荡现象的影响,采用数值模拟方法改变凹腔长深比由2至6研究入口来流马赫数为1.58的超声速燃烧室内的压力振荡现象,计算捕捉到了超声速燃烧室中的压力脉动和凹腔剪切层拟序结构的演化过程以及振荡频率和声压级的变化.研究发现:凹腔内剪切层状态决定凹腔前后缘激波的强弱;随着长深比增加,振荡增强、声压级变大,而振荡频率整体向低频转变;长深比不同时振荡主频也在变化.剪切层波动与声波传播相互耦合是导致自激振荡现象的主要原因.     

基于高频臭氧发生器介质阻挡放电特性研究

为了实现高频臭氧电源与臭氧发生器阻抗匹配问题,采用Q-V Lissajous图形法研究了电源电压幅值和频率对介质阻挡放电(DBD)的放电功率、等效电容等放电参量的影响.试验结果表明,增大外加电源电压幅值和激励频率,放电强度增强,放电功率增大;随着电源电压和频率增大,放电管总等效电容C在1.350～1.356 nF内变化,电介质等效电容Cd增大,放电间隙等效电容Cg减小.     

不同条件下硫化橡胶的动态黏弹性能分析

对SBR．／BR硫化橡胶进行动态仿真实验,考察预应力、加载频率和环境温度对橡胶滞回曲线的影响及损耗因子与频率、温度的关系．结果表明：随着预应力和加载频率的增大,滞回曲线包围的面积增大;随着环境温度的升高,滞后圈所包围的面积有减小的趋势;损耗因子随温度的升高而减小,随频率的增加而增大,低频下黏弹材料的损耗因子随着频率的改变而变化的情况不如高频时显著．     

射频感应耦合等离子体模式转变的发射光谱

通过改变气体流率、放电气压和气体组成,研究射频感应耦合放电等离子体(inductively coupled plasma,ICP)在圆柱型放电装置中E模到H模的转化规律.采用发射光谱诊断法,对419.8 nm氩原子谱线和434.8 nm氩离子谱线进行采集和分析,以表征E模到H模的转换功率.当放电气压为60 Pa时,E-H转换功率最小;在Ar中加入He对E-H转换功率几乎没有影响,而加入N2后,E-H转换功率发生了明显的改变;随着氩气流率的增加,E-H转换功率在不断减小.结果表明:射频感应耦合放电等离子体E模到H模的转化是一个突然变化的过程,转换功率会因不同的气体流率、放电气压和气体组成而变化.     

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。     

高频电流传感器的传递特性

用自制的高频电流传感器对３种典型电流波：阶跃波、冲激波、正弦稳态波作用时的输出响应进行了理论分析和实际测试．理论与实测结果表明，对阶跃波和冲激波，传感器的输出为衰减振荡波；对正弦稳态波，当输入正弦波频率与传感器自振频率相等时，传感器的输出最大．高频电流传感器作为检测阻抗，可用于变压器局部放电的在线监测     

光源振动实现激光自混合干涉外腔调制

从外腔长度高频调制的自混合干涉信号解调出外腔反射面低频振动信号的波形。为了实现外腔长度相对外腔反射面振动的高频调制,提出一个激光源振动方案,将激光二极管模块安装在长约23 mm,直径约13 mm的电磁激励振子上,用正弦信号激励电磁振子驱动激光源做振幅约四分之一波长,频率约7 kHz的正弦振动。采用傅里叶变换相位解包裹方法和数字信号处理从自混合干涉信号中解调出正弦波、三角波和方波激励外腔反射面振动的信号波形,最小可分辨振幅约0.02波长的振动波形。正弦振动的激光源的光束强度或偏振方向不随调制信号变化,优于外腔中插入相位调制器件的方法。实验测量表明,激光源正弦振动可以实现激光自混合干涉的外腔调制。     

Shock wave-boundary layer interactions control by plasma aerodynamic actuation

This study demonstrates the potential for shock wave-boundary layer interaction control in air by plasma aerodynamic actuation. Experimental investigations on shock wave-boundary layer interactions control by plasma aerodynamic actuation are conducted in a Mach 3 in-draft air tunnel. Schlieren imaging shows that the discharges cause the oblique shock to move forward. Schlieren imaging and static pressure probes also show that separation phenomenon shifts backward and the size of separation is enlarged when plasma aerodynamic actuation is applied. The intensity of shock wave is weakened through wall pressure probe. Furthermore, numerical investigations on shock wave-boundary layer interactions control are conducted with plasma aerodynamic actuation. The discharge is modeled as a steady volumetric heat source which is integrated into the energy equation. The input energy level is about 7 kW through discharge process. Results show that the separation phenomenon shifts backward and the intensity of shock is reduced with plasma actuation. These numerical results are consistent with the experimental results.     

射频和千赫兹驱动的毫米间隙放电的仿真研究

大气压短间隙放电是是产生冷等离子体的一种有效手段,常见的交流驱动电源方式有射频电源和kHz交流电源,而这两种不同频率电源所导致的气隙放电特性对比尚鲜有研究。本文以1 mm间隙的针-板电极这一极不均匀电场结构作为放电气隙,将之等效为球坐标系下的一维结构,建立基于迁移-扩散近似下的多组分、局部能量近似的经典等离子体流体模型,仿真研究了13.56 MHz射频（RF）电源或50 kHz交流（LF）电源所驱动的1 mm氦气（混合0.1%氮气）间隙的放电过程,关注了在1 mW和1 W这两种不同的沉积能量下的放电特性。结果表明：RF放电在1 mW时表现为电晕放电模式,此时间隙中的带电粒子密度低,且主要集中在功率电极附近;当沉积功率升高至1 W时,间隙放电则呈现出明显的辉光放电特征,电极附近出现鞘层,且气隙中间存在准电中性的等离子体区域;LF放电的起始电压幅值要高于RF,且LF放电随电压升高会较为平顺地从电晕放电模式过渡到辉光放电模式,而不存在明显的转换过程。对两种频率的放电而言,电晕放电模式下,潘宁电离是主要的电离路径;而辉光放电模式下,直接的电子碰撞电离成为主导的电离通道。此外,在相同的沉积功率下,LF放电的最大电子密度、电子温度和正离子温度都要要高于RF放电,但时间均匀性较差,呈现出明显的脉冲放电特性。     

Characteristics of supersonic flow in new type externally pressurized spherical air bearings

In order to predict accurately the characteristics of supersonic flow in new type externally pressurized spherical air bearings under large bearing clearance and high air supply pressure, which could decrease their load carrying capacity and stability, a CFD-based analysis was introduced to solve the three-dimensional turbulent complete compressible air flow governing equations. The realizable κ-ɛ model was used as a turbulent closure. The supersonic flow field near air inlets was analyzed. The flow structures illustrate that the interaction exists between shock waves and boundary layer, and the flow separation is formed at the lower corner and the lower wall around the point of a maximum velocity. The numerical results show that the conversion from supersonic flow to subsonic flow in spherical air bearing occurs through a shock region (pseudo-shock), and the viscous boundary layer results in the flow separation and reverse flow near the shock. The calculation results basically agree with the corresponding experimental data.     

附面层吹吸气对跨音速叶栅气动性能影响的数值研究

文章数值模拟了某跨音速叶栅超音速区后附面层分别进行抽气和吹气对叶栅通道流道中超音速区位置、范围及压缩波强度的变化以及总压损失的影响。结果表明:抽气与吹气都能有效改善流道中附面层分离状况,但相比于吹气,抽气会使超音速区域向后大大扩展,使流场中出现激波,造成激波损失,从而导致整个流道中总压损失增加。这表明文中跨音速叶栅中使用抽气的方式消除附面层分离比吹气所造成的总压损失大。     

Supersonic flow imaging via nanoparticles

Due to influence of compressibility, shock wave, instabilities, and turbulence on supersonic flows, current flow visualization and imaging techniques encounter some problems in high spatiotemporal resolution and high signal-to-noise ratio (SNR) measurements. Therefore, nanoparticle based planar laser scattering method (NPLS) is developed here. The nanoparticles are used as tracer, and pulse planar laser is used as light source in NPLS; by recording images of particles in flow field with CCD, high spatiotemporal resolution supersonic flow imaging is realized. The flow-following ability of nanoparticles in supersonic flows is studied according to multiphase flow theory and calibrating experiment of oblique shock wave. The laser scattering characteristics of nanoparticles are analyzed with light scattering theory. The results of theoretical and experimental studies show that the dynamic behavior and light scattering characteristics of nanoparticles highly enhance the spatiotemporal resolution and SNR of NPLS, with which the flow field involving shock wave, expansion, Mach disk, boundary layer, sliding-line, and mixing layer can be imaged clearly at high spatiotemporal resolution.     

表面介质阻挡放电等离子体流场PIV实验研究

为深入理解等离子体气动激励诱导射流形成的物理机制,采用微秒脉冲和正弦交变2种激励电源,在不同压力下进行了等离子体气动激励诱导空气流动的PIV实验研究,获得了表面介质阻挡放电（surface dielectric barrier discharge, SDBD）等离子体气动激励诱导流场。实验结果表明：微秒脉冲激励器放电均匀性优于正弦交变激励器放电;微秒脉冲SDBD诱导流场射流方向与正弦交变SDBD诱导流场射流方向相反,射流从植入电极指向暴露电极;11700Pa压力下微秒脉冲SDBD诱导射流流场具有双向性质,流场结构为∽型,并对SDBD体积力分布进行了分析。     

声波反吹清灰特性的研究（一）

利用低频信号发生器和电磁扬声器产生的声波，实验研究了在不同强度和不同频率的声波作用下滤布产生的受迫振动以及对滤袋进行声波反吹清灰的效果。结果表明，滤布的振动以及滤袋的残余压力降低率（ＰＤＲ）和清灰周期延长率（ＰＴＥ）随声波频率的减小和声压的增大而增大。     

Radio frequency interference suppression algorithm in the spatial domian for high-frequency radars

Radio frequency interference suppression is a very important issue in applications of high-frequency surface wave radar. This paper proposes a new interference suppression algorithm which makes use of RF interference azimuth information on the basis of learning common RF interference suppression algorithms and spatial spectrum estimation. First, we apply the MUSIC algorithm to estimate the interference azimuth and obtains the interference's signal space after the first Fourier transform; next, we use space decomposition to decompose the radar echo and obtain interference components; last, we subtract radio frequency interference components from the original signals. This algorithm can do great amount of RF interference suppression in actual data and get good results.     

吹除法对斜激波/边界层干扰控制数值模拟

为了对进气道内斜激波/边界层干扰进行控制,采用RSM模型,以二维平板/楔结构为基础,研究了斜激波冲击平板诱导边界层分离现象,探讨了吹除状态下流场波系结构和壁面参数分布,分析了吹除位置和总压对分离区及流场的影响.研究表明加入吹除控制之后,流场参数得到了有效改善,吹除喷嘴靠近分离区,吹除效果更好.吹除总压并不是越高吹除效果就越好,存在一个最佳吹除压力,该压力就是使吹除喷嘴出口气流达到近似音速,这一结论如进一步得到实验证实,对实际工程具有指导意义.