湍流等离子体发生器工作特性实验

为了指导湍流等离子体发生器的结构设计,基于自行研制的两路进气式湍流等离子体发生器,采用实验的手段探究了主气和保护气流量对湍流等离子体发生器工作特性(热效率、热焓值、弧压)的影响。实验结果表明:湍流等离子体发生器的弧压随着主气流量的增加而升高,而受保护气流量的影响很小;另外,弧压随着弧电流增加而降低。湍流等离子体发生器的热效率随着主气流量的增加而升高,但随着弧电流的增加而降低;保护气流量对热效率的影响随着弧电流的增加而逐渐减小。湍流等离子体发生器的热焓值随着主气和保护气流量的增加而减小,但随着弧电流的增加而增加,且最后趋于一个稳定值。在湍流等离子体发生器工作过程中,其平均弧压高达160 V,产生的高电压、低电流的伏安特性有助于提高湍流等离子体发生器的电极使用寿命。     

层流等离子体发生器设计关键技术研究之大尺度分流现象

分析等离子体发生器工作过程中大尺度分流现象产生机理,明确大尺度分流现象产生条件,从而提出相应的抑制措施:(1)增大电弧与阳极壁面的击穿电压,使击穿电压分布曲线上移;(2)限制阳极弧根在Z轴的最大运动范围,使电弧沿轴线的电势分布始终不满足产生大尺度分流的条件;(3)限制阳极壁面在Z轴方向的带电长度,缩小击穿电压分布曲线作用范围,并在其作用范围内不能满足产生大尺度分流的条件。基于对抑制措施的探讨,从避免大尺度分流现象产生角度,提出层流等离子体发生器结构设计要点:采用分段式阳极结构,这不仅可以避免大尺度分流现象的产生,提高层流等离子体射流稳定性,而且可以通过改变中间电极数量来实现在相同工作参数下调整层流等离子体发生器工作功率范围,并有利于提高大功率层流等离子体发生器电极的使用寿命。     

基于图像处理技术的等离子体射流稳定性研究

在等离子体技术领域,目前主要基于分析等离子体电弧弧压波动情况间接的研究等离子体射流稳定性。提出一种利用CCD相机以一定频率拍摄等离子体射流图像并基于MATLAB程序分析等离子体射流稳定性的方法。首先利用高速CCD相机按照设定的拍摄频率拍摄等离子体射流图像信息并保存;然后利用MATLAB程序将拍摄的等离子体射流图像转化为灰度图,并求取灰度图中像素大于阀值的像素长度;接着根据预先测量的单位像素长度与等离子体射流实际长度的比值获取等离子体射流实时长度值;最后求取等离子体射流长度与平均长度值的差值和平均长度的比值,定量的分析射流的稳定性。此外,基于此分析方法,通过实验对层流等离子体射流稳定性进行了分析,结果表明此法可有效在线或离线分析等离子体射流稳定性,且等离子体射流的实际波动情况并不与等离子体电弧的波动情况完全保持一致。     

非转移弧等离子体射流稳定性研究

本文提出了一种分析等离子体射流在整个工作时间内的稳定性的方法。该方法通过分离等离子体的弧压信号中稳定与不稳定的时间段,求出稳定时间段占整个工作时间的比例,进而判断等离子体射流的整体工作状态。经实验验证,该方法与等离子体射流实际工作状态相符。     

基于图像处理技术的等离子体射流稳定性分析

在等离子体技术领域,目前主要基于分析等离子体电弧弧压波动情况间接的研究等离子体射流稳定性。提出一种利用CCD相机以一定频率拍摄等离子体射流图像,并基于MATLAB程序分析等离子体射流稳定性的方法。首先利用高速CCD相机按照设定的拍摄频率拍摄等离子体射流图像信息并保存;然后利用MATLAB程序将拍摄的等离子体射流图像转化为灰度图,并求取灰度图中像素大于阈值的像素长度;接着根据预先测量的单位像素长度与等离子体射流实际长度的比值获取等离子体射流实时长度值;最后求取等离子体射流长度与平均长度值的差值和平均长度的比值,定量的分析射流的稳定性。此外,基于此分析方法,通过实验对层流等离子体射流稳定性进行了分析,结果表明此法可有效在线或离线分析等离子体射流稳定性,且等离子体射流的实际波动情况并不与等离子体电弧的波动情况完全保持一致。     

基于LabVIEW虚拟仪器技术的湍流等离子体束热效率

为明确不同参数下等离子体发生器的热效率,从而精准掌握等离子体束的实时能量,进而将等离子体技术应用于氮化铝粉体等材料制备领域,科研团队基于自行研制的两路进气式湍流等离子体发生器,利用虚拟仪器技术以实验方式实现对湍流等离子体束热效率在不同工作参数组合下的实时在线监测,并分析了其热效率特性。实验结果表明： 1)热效率在保护气不变的情况下随主气的增大从51%增加到67%,而在主气不变的情况下,保护气的增大会使热效率呈现先增加后降低的现象。2)在其它工作参数相同条件下,70 A电流下的热效率比100 A电流下的热效率高4%左右。