两间隙毛细管等离子体发生器触发放电数值模拟

两间隙毛细管等离子体发生器利用触发间隙放电产生等离子体射流连通主放电间隙,引发主放电形成高温等离子体射流。建立一个一维流体模型对两间隙毛细管触发放电进行模拟,对考虑管壁烧蚀和不考虑管壁烧蚀条件下的触发放电的特性进行计算,分析触发放电过程对主间隙击穿的影响。由于管壁烧蚀补充毛细管内由于开口端流出的质量损失,因此在放电期间毛细管内的气体压强、流速和温度基本保持稳定状态;管壁烧蚀降低了放电时毛细管内的气体温度,但加快了高温区向毛细管开口端的传播速度,因而缩短了主间隙的击穿时延。     

两间隙毛细管等离子体发生器出口参数研究

消融放电毛细管等离子体发生器产生的等离子体射流具有高密和相对低温的特性,在许多科学研究和工业应用领域都具有潜在的应用前景。为此,利用数值模拟的方法考察了在1 kJ放电能量水平下两间隙毛细管的长度和半径、主放电电容器组的电容和起始充电电压等放电参数对毛细管出口参数的影响。研究表明,各放电参数的改变都能引起出口处的质量密度、压强的大幅度改变,而出口温度和出口速度相对保持稳定。其中,主放电电容器组充电电压、电容值增大、毛细管半径变小时,所有的出口参数都相应增大;而毛细管长度增大时,密度和压强随之增大,温度和速度反而减小。     

高压合成回路用放电开关等离子体触发装置特性

高压合成回路要求开关工作在极低工作系数下,常用的开关类型为大气下气体火花开关。为解决气体火花开关在极低工作系数下的触发问题,本文将毛细管放电等离子体喷射技术应用于高压合成回路点火开关。首先采用高速摄影仪拍摄了毛细管放电等离子体喷射形态,然后对不同工作系数下气体火花开关的延时及其分散性进行了测量,最后在实际运行试验中对触发特性进行了验证。实验结果表明:毛细管喷射等离子体沿电极轴向进入电极间隙,形成一条电导率远高于空气的等离子体通道,从而使开关电极导通击穿。等离子体喷射触发气体火花开关导通延时和延时分散性主要由等离子体形态及贯穿过程决定。电极间距为130 mm、工作系数为50%条件下,开关导通延时为114μs,分散性为±10μs。实际运行结果表明,等离子体喷射触发气体火花开关能在极低的工作系数下可靠触发导通,成功完成合成试验。     

毛细管等离子体发生器电流波形的调节研究

介绍一种新型的毛细管等离子体发生器电源系统的工作原理并计算了电流波形。该系统采用带耦合电感和电容器的调波电路给毛细管提供电能 ,它结构简单 ,无需大电流开关。试验验证了它的可行性     

高密封性等离子体发生器一致性实验研究

毛细管放电等离子体发生器是电热化学炮中的关键部件,其工作特性直接影响着等离子体的点火效果。发生器工作的一致性则是实现发生器输出优化的基础,也是实现电热化学炮优势的重要保障。为验证并优化发生器的工作一致性,以放电中的电参数与射流压强作为表征参数,对一种典型的等离子体发生器设计结构开展了相同条件下的重复性实验。结果显示发生器不同次实验的输出特性一致性较差,且实验后的发生器中可见明显的烧蚀痕迹与大量炭黑。实验结果表明发生器内部密封性不足是造成输出不一致性的最主要原因。针对这一问题,设计了一种特殊截面的电极结构以增强发生器的密封性,验证性实验结果显示改进的发生器方案可明显改善发生器的内部密封性与工作一致性。     

脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限导通特性

为了探究脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限触发特性,搭建了SF6气体开关间隙平台,设计实验研究了不同间隙距离、气压、触发能量下毛细管放电等离子体触发SF6气体间隙的最低工作系数和导通时延.实验结果表明,SF6气体开关最低工作系数随气体开关间隙增大而提高,随工作气压增高而提高,随触发能量的增大而降低,毛细管脉冲等离子体喷射触发技术能在5％的工作系数以下可靠触发导通工作气压为0.1～0.3 MPa,间隙距离不超过50 mm的SF6气体开关间隙,并给出了不同气压、间距条件下最低工作系数的经验公式.     

毛细管放电及其对发射药作用的仿真模型综述

为深入研究毛细管放电等离子体特性及其与发射药的相互作用机理,综述了电热化学发射系统中的相应仿真模型,从毛细管放电,等离子体射流和等离子体与发射药相互作用3个角度,介绍了烧蚀模型、毛细管等离子体磁流体动力学模型、等离子体射流模型、等离子体与发射药作用的传热学模型和化学动力学模型,并比较了不同模型的优缺点。结果表明:综合考虑温度与压强影响的动力学烧蚀模型可准确描述毛细管放电中的瞬态烧蚀过程;毛细管放电等离子体发生器的出口温度和密度在径向呈显著的不均匀分布,因此需要2维的毛细管放电模型;在等离子体射流模型和等离子体与发射药相互作用模型中,等离子体与空气和发射药的化学反应不能忽略。在下一步的研究中,磁流体动力学模型与化学动力学模型的结合,可准确预测电热化学发射系统中发射药的点火特性。     

平板型与同轴型等离子体发生器射频大气压辉光放电特性分析

为了深入理解不同的等离子体发生器几何结构对其放电特性的影响规律,采用一维流体模型对平板型和同轴型两种不同结构等离子体发生器的放电特性进行了数值模拟研究,并对放电图像采用可见光图像处理技术进行了分析。数值模拟结果表明,平板型等离子体发生器所产生的等离子体主要参数(如电子温度和活性粒子浓度等)关于两电极中间平面对称,而同轴型等离子体发生器所产生的等离子体主要参数则呈现出非对称的分布规律,这与放电图像灰度值的空间分布规律定性一致。通过对等离子体中化学反应动力学过程的分析可知,不同结构发生器所对应的等离子体主要参数的空间分布规律依赖于不同电极结构所导致的放电区电场强度的空间分布。     

船用等离子体推进器的初步设计

为了解决原有船舶推进方式存在的缺陷,设计了包括等离子体发生器和等离子体加速器两部分的船用等离子体推进器,并分析了以水为推进剂等离子体发生器内起弧放电过程、起弧放电条件和热量平衡关系;建立了等离子体加速器的物理模型。设计等离子体发生器时,要求等离子体发生器内水电阻尽量大,保证等离子体发生器电极间能起弧放电;要求等离子体发生器电极间的空腔尽量大且水在发生器内停留时间足够长,以便从电源处获得足够多的能量,保证发生器喷口处的喷出物为等离子体和气体混合物。为提高等离子体向后喷射的速度和等离子体的集中程度,在发生器出口处的等离子体运动区域引入均匀恒定相互正交的电磁场,以此来约束和加速等离子体,从而克服了从等离子体发生器中喷出的等离子体分散和推力不大的缺点。     

两种电极结构等离子体发生器的静态电场计算

鉴于高气压下的沿面介质阻挡放电发生器在工业应用以及等离子体电磁屏蔽技术领域的重要应用前景,在梳状电极结构的沿面介质阻挡放电发生器基础上设计了两种电极结构的等离子体发生器,并通过边界元方法得到两种结构类型沿面放电发生器的静态场强分布。从计算结果来看,相比较于梳状电极结构的沿面放电发生器,改进后的放电发生器在空间的分布更有利于在高气压下产生较厚的等离子体层。实验结果表明:这两种结构形式的发生器放电效果明显优于梳状电极结构的发生器。