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%。     

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。     

单头部模型燃烧室滑动弧等离子体点火数值仿真研究

针对航空发动机燃烧室内滑动弧等离子体点火的特性,采用数值模拟的方法对航空发动机单头部模型燃烧室进行滑动弧等离子体点火研究,将滑动弧等离子体简化为动态热源,并将滑动弧等离子体点火与电火花点火对比,归纳2种点火方式下燃烧室点火过程中温度分布与火焰演化的规律,总结滑动弧等离子体点火的特性。计算结果表明,电火花点火和滑动弧等离子体点火2种点火方式所能达到的平均温度峰值基本相同。在滑动弧等离子体点火过程中,放电功率为200 W、空气流量为25 m3/h条件下,余气系数为1时,着火延迟时间为224.6 ms;余气系数为2时,着火延迟时间为324.9 ms;余气系数为4时,着火延迟时间为878.7 ms。另外,在放电功率为200 W、余气系数为1的条件下,当空气流量为15 m3/h时,着火延迟时间为194.8 ms;空气流量为35 m3/h时,着火延迟时间为298.9 ms。结果表明着火延迟时间随着余气系数、空气流量的增大而增长。     

氨滑动弧等离子体激励的数值建模

在双碳背景下，氨的使用及其燃烧难题的解决受到国内外学者的重视。针对改善氨燃烧问题，研究了二维流体动力学-零维反应动力学-燃烧动力学思路，分析了滑动弧等离子体条件下氨的裂解和燃烧特性。利用COMSOL计算软件建立了考虑电磁的二维流体计算模型，研究了滑动弧在反应器中的演化；建立了适用于氨的零维滑动弧模型，研究了滑动弧中全电离-转捩-非平衡3个阶段的温度和组分演化规律；利用CHEMKIN计算软件建立了燃烧模型，评估了等离子体对NH₃/air混合气燃烧特性的影响，此外对在混合气中添加CH₄进行了分析。结果表明，等离子体能够促进氨的裂解，降低氨的点火延迟时间，并且提高其层流燃烧速度，但是在混合气中将部分等离子体条件下的NH₃替换为CH₄后，整体燃烧效果有所下降。     

滑动弧等离子体降解染料废水及电极腐蚀机理

采用气液两相滑动弧等离子体工艺降解酸性橙Ⅱ废水,研究了放电电压、电极材料、溶液初始pH值和电导率对其降解率的影响。运用GC-MS方法,测定3种气氛下染料的降解产物。根据扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)结果,分析电极上脱落的金属废片。结果表明:当氧气流速为0.4m3/h,废水流量为20mL/min,电极间最窄处距离为3.5mm,溶液初始浓度为300mg/L时,放电电压升高,降解率增大,综合考虑能量效率电压选择10kV;以不锈钢为电极时,体系中形成Fenton效应,污染物降解效果最好。初始pH为2～11的酸性橙Ⅱ溶液,经滑动弧放电循环降解一次的溶液,降解率差别较明显,中性条件下最差;强酸和强碱条件下,降解率较高;但4次循环降解后,pH影响不再明显。电导率对溶液降解率的影响不大。3种气氛下,自由基攻击发色基团,苯环、萘环开环,染料脱色,生成中间体和小分子化合物。电极腐蚀主要集中在非平衡等离子区,Fe原子发生选择性溶解;氧元素的含量很高,腐蚀产物主要由Fe2O3和Fe3O4组成。     

阳极弧放电等离子体制备镍纳米粉末

根据阳极弧放电等离子体方法制备金属纳米粉末的基本物理原理,运用自行研制的实验装置制备得到镍纳米粉,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(ED)等测试手段对制得的样品的化学成分、形貌、晶体结构、粒度及其分布进行性能表征.结果表明所制得的镍纳米粉的晶格结构与相应的块物质相同,为fcc相结构.平均粒径为47nm,粒径范围在20～70nm,纯度高.     

常压空气辉光放电等离子体光辐射特性试验

常压空气辉光放电（APGD）等离子体应用广泛，但对其参数的描述及定量控制尚无可行的方法．为此，设计了常压下空气辉光放电装置，在电极板平面上产生了一薄层等离子体；根据等离子体具有辐射特性，用光栅单色仪对沿面APGD光辐射特性进行测试，获其辐射光谱；对非均匀、非稳定的APGD等离子体光辐射强度进行平均化处理；数据处理结果表明光谱面积积分平均值和光谱最高峰值平均值随APGD加载功率变化呈线性关系．研究结果说明用APGD的光辐射特性与加载功率之间的关系来控制等离子体的产生量是可行的，为有效利用APGD等离子体提供一种简便的途径．     

液下阳极放电等离子体的放电特性和光谱诊断

以铂棒为阴极,铂针为阳极,2 g·L^-1硫酸钠溶液为电解质,构建了一种液下阳极放电等离子体的产生装置.用直流电源的内置电流表和电压表考查了电压对电流的影响规律,光纤光谱仪测量了不同放电电压下放电等离子体的发射光谱,pH计测定了阴极电解液、阳极电解液以及总体溶液的pH,ICCD相机研究了阳极放电的图斑变化.基于等离子体的发射光谱,计算了电子密度(N_e)、OH转动温度(T_rot)和电子激发温度(T_e).结果表明,阳极放电中有OH分子谱带以及O,H和Na原子谱线产生;阳极铂针周围产生H⁺,阴极铂棒周围产生OH^-;放电20 min后,阳极周围溶液的pH约为2.5,阴极周围溶液的pH约为11.8;放电过程中,总溶液的pH基本保持在7.0左右;当放电电压从500 V逐渐升高到600 V时,OH,O,H和Na的谱线强度升高,Te从3 051 K升高到3 628 K,OH的转动温度Trot从2 100 K升高到2 800 K,电子密度Ne从2.680×1022 m     

交流等离子体显示器中参数对其放电特性影响的模拟

利用交流等离子体显示器（ＡＣ ＰＤＰ）单元放电的一维流体模型,对一些放电敏感参量,如电介质层的介电常数及厚度、所充气体的压强、放电间隙的距离以及保护膜材料的二次电子发射系数等对ＡＣＰＤＰ单元放电特性的影响进行了系统地分析和研究。在计算过程中,假定放电气体为Ｈｅ,且处于局域平衡状态,各种粒子的反应几率设为Ｅ／Ｐ的函数,通过稳态Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程解出。     

等离子体发生器脉冲放电特性实验研究

实验研究了自然环境压力条件下等离子体发生器的脉冲放电特性.利用动态分压器和罗果夫斯基线圈型电流传感器测试了脉冲放电过程中消融毛细管等离子体的负载电压和放电电流.实验发现:在放电回路中使用钳位二极管可以有效地调整脉冲放电状态,提高等离子体发生器工作稳定性;调整放电回路的参数值也实现了回路的过阻尼放电,达到使用二极管整流的效果.     

介质阻挡放电等离子体力学特性研究

通过求解电势方程和电荷密度方程得到了等离子体对周围空气施加的电动体积力的分布;借助电子天平测力实验对电动力的水平方向分力进行了实验研究;单摆实验则进一步认识了尖端电极放电所产生的推力。数值模拟结果表明电动力集中裸露电极边缘以及等离子体生成区域附近;实验结果表明电动力水平方向分力与激励电压之间是线性关系、电极的连接方式对电动力有很大影响。     

水中放电等离子体辐射特性研究

在考虑电离能修正情况下，对水中放电等离子体(PPDW)辐射特性作了分析．结果表朗，当通道压力为1MPa时，PPDW辐射不能看作黑体辐射．当通道压力为0．1GPa、温度在16000～35000K时，PPDW满足黑体辐射的两个条件，其辐射可看作是黑体辐射．若通道压力达1GPa，则在11000～60000K范围内其辐射都可看作黑体辐射．     

水中放电等离子体特性的理论研究

水中放电等离子体(PPDW)具有高压、高密度和低温、低电离度的特点,人们对其辐射是否具有黑体辐射的特点一直观点不一．本计算了当通道压力为10^6pa、10^8Pa、10^9Pa,温度从3000K到60000K时PPDW的弹性、非弹性碰撞特征时间及辐射平均自由程．计算结果表明,当通道压力为10^6Pa时,通道辐射在所计算的温度范围内不能看作黑体辐射．当通道压力为10^8Pa时,通道辐射在温度从16000K到35000K范围内可看作黑体辐射．通道压力达10^9pa时,通道辐射在12000K以上均可看作黑体辐射．中还对通道电导率与其自身磁场的关系作了数值分析,结果表明只有在很低的温度和通道压力情况下才必须考虑自身磁场的影响,通常可不考虑其影响．     

阴极真空弧放等离子体的过滤及传输

阴极真空弧放电产生高密度等离子体的同时，也产生尺寸可达微米量级的液滴，液滴对膜层的污染限制了它的应有和，为解决这个问题，可采用轴对称磁场约束阴极斑，磁过滤器过滤等离子体出束中的液滴，结果表明液滴在磁过滤器出口处已基本上被过滤掉了，该处离子束流达到１２０ｍＡ。     

水下等离子体放电通道阻抗特性研究

水下等离子体放电时,两电极间会形成高导电性的放电通道.放电通道的电阻随时间变化,从放电初期的几欧姆到中期的几毫欧姆,在放电后期又会迅速升高.水下等离子体放电有多种形式的能量产生,本文在较全面考虑主要能量形式的基础上,对气泡内能、气泡脉动能、冲击波能等不同能量进行系统的分析计算,结合实验测定的放电电流和冲击波压力,提出利用能量守恒定律对水下等离子体放电通道的电阻进行计算的方法,并与其它计算放电通道电阻的方法进行了比较,对比得出该方法的简便性和可靠性,并简要给出了能量转换控制的建议.     

过滤真空弧等离子体沉积成膜系统的磁过滤管道传输特性的实验

介绍了采用90°螺旋管的过滤真空弧等离子体沉积成膜系统，对磁过滤管道的传输特性进行了实验研究．实验观察到，弧源聚焦磁场和过滤管道正偏压越高，过滤管道的传输效率越高．但聚焦磁场高过一定阈值时，会出现起弧不稳现象，此阈值的大小同过滤管道磁场及偏压的大小有关．过滤管道正偏压在40～60V范围内，管道磁场在7～11mT时传输效率较高，偏压越高达到最佳传输效率所需的过滤管道磁场越高．     

阴极真空弧放电等离子体的过滤及传输

阴极真空孤放电产生高密度等离子体的同时，也产生了尺寸可达微米量级的液滴，液滴对膜层的污染限制了它的应用。为解决这个问题，可采用轴对称磁场约束阴极斑，磁过滤器过滤等离子体出束中的液滴。结果表明液滴在磁过滤器出口处已基本上被过滤掉了，该处离子束流达到１２０ｍＡ。     

用于大气环境中的氮等离子体枪放电特性及束流强度

为将等离子体用于材料表面局部处理的研究,对自行设计的一种用于大气环境中的辉光放电氮等离子体枪的放电特性和束流强度进行了实验测量和理论分析,得出了放电伏安特性曲线和气流量对枪炬工作电压电流的影响,分析了其原因,并给出了拟合解析方程式,发现工作电压和工作电流分别与气流量成e 指数增长和e 指数衰减关系;同时得出了该等离子体枪束流先膨胀后收缩特征分布,在束流喷出5mm处达到最大作用面积,找到了得到最佳强度气流量值0 2m3/h,给出了有关的机理分析,进而得出制备样品的最佳条件·     

大面积表面放电等离子体的产生及电特性研究

为了获得大面积表面放电等离子体,设计了大气压多电极表面放电等离子体激励器,并对给定电源频率下等离子体激励器的放电特性(包括气体放电的利萨如图形、稳定放电时的功率及功率面密度等参数)进行了实验研究.实验测量结果表明,采用多电极结构表面放电等离子体激励器可以在较低的电源输入功率面密度下获得大面积的气体放电等离子体.     

直流辉光放电等离子体特性的数值计算

给出直流辉光放电等离子体的一维磁流体力学（ＭＨＤ）方程组及其稳态的差分方程和边界条件，并利用计算机计算、作图给出等离子体的电位、电子密度、离子密度、电子速度和离子速度的一维空间分布曲线．最后对计算结果进行讨论