三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性实验

为研究不同射流流量和放电电压下三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性规律,对3种不同几何结构的电极,在大气压下进行了交流滑动弧放电等离子体的光谱信号测量。结果表明:当流量和电压越大时,三维旋转滑动弧放电等离子体的振动温度越高,即振动激发强度越强。同时,比较A、B、C 3种滑动弧放电等离子体电极结构的光谱特性后发现,A型电极在滑动弧放电过程中产生的等离子体的振动温度最高,最有利于激发产生等离子体。综合考虑以上几种因素发现,流量对振动温度的影响最为明显,流量越大,OH、O2和O等粒子的相对发射强度也越强。例如,在U0=120V下,当Q=40g/min时O的平均相对发射强度约为1 800a.u.unit,当流量增大到Q=100g/min时,O的平均相对发射强度为2 800a.u.unit。     

介质阻挡放电中气流对放电特性的影响

研究了介质阻挡放电中放电特性随气体流量的变化.结果表明,击穿电压、放电的空间分布、电流波形等均随气体流量的改变而改变.击穿电压在静态气体中最高,随气体流量的增加呈现复杂行为;放电的空间分布在气体流量增加过程中由类四边形斑图转变为均匀的类辉光放电,最后出现局部的条纹斑图;而此过程中电流的脉冲数则先减小后增加.实验发现,存在一个适当的气体流量,使得击穿电压出现最低值,放电区呈现均匀的类辉光放电.     

三电极非热电弧发生器放电模式的实验研究

该文提出了一种三电极非热电弧等离子体发生器结构设计,通过引入浮动电极,降低了非热电弧放电的点火电压,获得了稳态的非热电弧放电等离子体。实验结果表明:采用该三电极结构的等离子体发生器所产生的等离子体气体温度在2.0×103~3.0×103 K之间;在其他参数保持不变的情况下,随着等离子体工作气体流量的增加,存在非热电弧放电、非热电弧-介质阻挡混合放电和表面介质阻挡放电3种不同的放电模式;在等离子体工作气体流量不变的情况下,增加电源的输入功率将有利于使放电保持在非热电弧放电模式下。三电极结构的非热电弧发生器有助于实际应用中在较低的外加电压下产生非热电弧等离子体,并在较大的气体流量下维持非热电弧等离子体的工作状态。     

气体成分对等离子体斑图的影响

采用双水电极介质阻挡放电装置,在大气压下研究了氩气和空气混合气体中气体成分对等离子体斑图(包括四边形斑图和六边形斑图)的影响.四边形斑图和六边形斑图的电压范围随着空气含量的增加而逐渐增大.实验测量了击穿电压随空气含量变化的关系.结果发现:击穿电压随着空气含量的增加而增大,但不成简单的线性关系.在氩气放电中,击穿电压值随着放电间隙的增大而增大.     

空心针-板电极中较大体积的大气压均匀放电

利用空心针-板电极装置,在大气压空气中产生了直流激励的均匀氩气等离子体羽.电学和光学测量结果表明,虽然采用直流电源驱动,但放电为周期性的脉冲.每个脉冲对应一个等离子体子弹从空心针向着阴极的传播过程.对放电特性随放电电压、电极间距和氩气流量的变化关系进行了研究.发现放电频率随电压的升高而增大,随距离和氩气流量的减小而增大.以直流空心针-板电极作为放电单元构成阵列,得到了较大体积的大气压均匀放电.     

相同放电面积不同边界介质阻挡放电

利用对介质阻挡放电装置,在放电电极上覆盖上相同面积不同边界的绝缘介质,观察它的放电的特性,对其放电模式及放电产生的等离子体重要参数电子激发温度进行了记录与计算.实验结果表明:由于放电具有相同的面积,导致间隙间的电容值相同,所以导致击穿电压、放电的模式、放电产生等离子体中的电子激发温度基本相同.     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

大气压氩气介质阻挡均匀放电的数值模拟

通过建立一个自洽的一维等离子体流体模型,数值模拟了大气压下氩气介质阻挡均匀放电的放电过程,得到了各种等离子体参量在放电过程中的时空分布,研究了驱动频率对放电特性以及放电模式的影响.计算结果表明:随着驱动频率的增加,放电电流密度以及空间电荷密度不断增加,气隙电压在放电前后的变化量也随之增大,均匀放电模式从典型的大气压汤森放电(APTD)模式逐渐过渡到大气压辉光放电(APGD)模式.驱动电压的增长率以及空间剩余电荷是造成放电模式转变的主要因素.     

多通道介质阻挡放电反应器特性及净化甲醛研究

采用介质阻挡放电反应器净化室内空气过程中会产生大量臭氧,易造成二次污染,为了降低介质阻挡放电反应器净化空气时产生的臭氧浓度,设计了一种多通道介质阻挡放电空气净化装置,并对其放电特性、产生的臭氧浓度以及对甲醛的净化效率进行了实验研究.实验结果表明,在放电间隙为2.0mm时臭氧的浓度达到最大值(0.55mg/m3),随着反应器放电小单元组数的增多,臭氧浓度及击穿电压都呈现了下降的趋势;甲醛的净化效率随着输入电压的增大而呈上升趋势,当输入电压为90V,甲醛初始质量浓度为0.15 mg/m3时,其净化效率达到了97.8%.这种把放电区分成多个小结构单元的空气净化装置,具有对甲醛净化效率高、产生臭氧少的优点.     

介质阻挡放电系统中狭缝边界内放电特性

利用双水电极介质阻挡放电装置,在空气和氩气的混合气体中,研究了狭缝边界内的放电特性.采用高速录像机对放电进行10μs曝光录像.通过观察高速录像机短曝光录像照片,发现此放电包含体放电和沿面放电2种放电形式.采用光电倍增管采集光信号发现,随着电压的升高体放电的放电次数逐渐增加.通过观察放电照片可知,电压升高放电丝平均间距也逐渐增大,经分析得出体放电位置处壁电荷积累量逐渐增大.     

脉冲介质阻挡放电降解三氯乙烯的研究

研究了不同操作条件下脉冲介质阻挡放电等离子体对三氯乙烯的降解效果,通过红外分析探讨了降解的反应历程.结果表明:当载气为N2时,脉冲介质通过阻挡放电等离子体可实现三氯乙烯的有效降解,降解率随放电参数及气体流量的变化而变化,在保证体系能量效率最大的基础上可获得三氯乙烯降解的最佳处理条件,即输入电压25 V、脉冲频率500 Hz、脉冲占空比50％、放电间隙5 mm、气体流量300 mL/min;当载气中含O2时,三氯乙烯的降解率随输入电压的变化而变化,即输入电压小于25 V时,三氯乙烯降解率随O2的增加而提高,输入电压大于25 V时,三氯乙烯降解率随O2的增加而下降.三氯乙烯降解过程中会产生CHCl2 COCl、CCl3-CN或ClCH2CH2NH2,终产物中除含有HCl、CO2和CO外,还含有COCl2.     

大气压下介质阻挡放电的发射光谱

为了研究大气压下气体介质阻挡放电的微观机理,利用Maya2000-pro光谱仪采集了气体介质阻挡放电的发射光谱,分析了介质阻挡放电型低温等离子体反应器的放电参数、气体体积流量和气体组分对发射光谱强度的作用规律,并依据气体放电发射光谱研究了放电空间的活性物质和氮气氩气混合气的放电机理.结果表明:大气压下氮气放电会产生第2正带系的跃迁辐射光谱;氮气放电的特征谱线强度随激励电压峰峰值与放电频率的升高而增大;氮气放电的激发态物质种类不随放电参数的改变而改变;在放电功率不变的情况下,特征谱线强度随气体体积流量变化不明显;氮气氩气混合气放电时,观察到明显的潘宁效应,且气体放电的击穿电压峰峰值随混合气中氩气体积分数的升高而下降.     

Ar/air介质阻挡放电丝的时空相关特性

采用特殊的水电极介质阻挡放电实验装置,测量了大气压下氩气和空气混合气体放电的击穿电压;利用光学方法测量了介质阻挡放电中放电丝的时空特性.发现随着空气体积分数的增加,击穿电压也随之升高,总光电流脉冲半宽度变窄,放电丝间的时空相关性变弱,放电丝的直径逐渐减小,亮度变暗.     

介质阻挡放电净化汽车尾气中CO的实验研究

利用介质阻挡放电产生的非平衡等离子体对汽车尾气中CO的净化进行了研究。分别考察了放电电压、CO初始浓度、气体流量及氧气和水蒸气对CO转化的影响。结果表明 :在介质阻挡放电等离子体作用下CO主要转化为CO2 ;随着电压的升高 ,CO的转化率增大 ;随着初始浓度和流量的增大 ,CO的转化率减小 ;引入O2 和水蒸气后 ,CO的转化率得到了明显提高。另外还对介质阻挡放电等离子体条件下CO的转化机理进行了初步探讨     

介质阻挡放电时间对放电光电特性的影响

在介质阻挡放电过程中，由于离子对电极表面不断轰击产生热量，电极温度会有所升高，放电光电特性也会随之变化.通过改变外加电压和等离子体放电时间发现，电极温度随着外加电压的增加和等离子体放电时间的延长而增加，并且高压电极的温度比接地电极的温度增加得更快.延长等离子体放电时间发现，输入功率、放电脉冲数目和光谱谱线相对强度都在上升，电流峰值却在下降.所得研究结果为今后介质阻挡放电光电特性研究提供了时间上的参考性，具有重要的研究意义.     

介质阻挡放电特性及其影响因素

依据低温等离子体转化有害气体的机理,设计了一种基于介质阻挡放电原理的低温等离子体发生器．通过试验研究对比,分析了微放电过程及等离子体空间分布特性,研究介质材料、厚度、放电间隙、电源电压及频率对放电特性的影响．研究表明：选择相对介电常数较大、较薄的介质更易获得较大的放电强度;较小的放电间隙有利于提高放电的强度和放电的均匀性．增大电源电压和频率会使放电功率随之增大．     

4 kPa下长间隙工频放电等离子体发展机理研究

为研究低气压下长空气间隙工频放电等离子体发展机理,利用低气压放电试验平台对4 k Pa下600 mm棒-板间隙进行了放电试验研究,得到该条件下等离子体发展特征并对其机理进行分析。研究结果表明:4 k Pa下棒电极下行等离子体发展的同时板电极出现电晕亮斑,板电极上行等离子体通道对周围放电的抑制作用较弱可同时发展多条等离子体通道,且等离子体通道自棒电极发展的速度较板电极大;间隙击穿后等离子体通道出现"飘弧"现象且在发展路径上具有选择性。研究结果为低气压下工频放电特性研究提供试验参考。     

脉冲叠加直流激励辉光放电特性

辉光放电产生的低温等离子体具有广泛的应用前景,日益成为研究热点。本文提出了一种采用脉冲叠加直流的方式来激励辉光放电的实验装置。选取氩气作为反应气体,本实验在低气压下进行,利用参数可调的高频脉冲电源和直流电源进行激励。研究了不同激励方式下击穿电压和电流的变化规律。实验发现：直流辉光放电击穿电压最低,约为380 V,但是在放电过程中放电管发热比较严重;脉冲辉光放电所需击穿电压为450～600 V,但其存在反复击穿;而脉冲叠加直流激励辉光放电则降低了脉冲击穿电压,最低约为400 V,且改善了放电管发热严重的问题。     

大气压氧气中稳定形态气液放电等离子体特性研究

通过在放电回路中连接电容来控制放电电荷数目并得到稳定的氧等离子体.利用测量的电压电流波形和放电图像的变化分析了放电模式在不同应用电压下的转化过程.根据等离子体发射光谱计算了各种活性物种的发射光谱强度,模拟了等离子体气体温度、振动温度的变化过程.结果表明:随着应用电压的增加,等离子体放电模式在电压正半周明显地从流光放电转化为辉光放电最后转化为弧光放电,在电压负半周从电晕放电转化为弧光放电.在放电回路中加入电容可以限制单次放电的电荷数目,提高放电的稳定性.与放电模式的转化相对应,等离子体的气体温度先增加后不变.     

滑动弧等离子体激励对旋流燃烧室节油熄火特性的影响

针对航空发动机燃烧室在快速节油条件下扩稳防熄的迫切需求，为验证等离子体助燃（PAC）技术在拓宽动态熄火边界等方面的显著优势，建立了快速节油单头部旋流燃烧实验平台，并开展了滑动弧等离子体基于快速节油条件下的熄火特性研究。实验通过采集快速节油燃烧过程 中OH*化学自发光信号，分析燃烧室熄火演化过程，对比研究了不同节油速率和流量下滑动弧等离子体激励对熄火特性的影响。研究表明，在动态节油下熄火边界明显小于准稳态条件下的熄火边界，随动态节油和进气流量的增大，熄火边界变窄；施加PAC后，助燃效果显著，节油条件下的贫油熄火油气比明显降低，尤其在较大节油速率和流量下仍能维持稳定燃烧。进气流量为15 m3/h、节油速率为0.09/s时边界拓宽最大，由0.064拓宽到0.052，拓宽程度达到23%。