引燃油喷射时刻对着火特性和压力振荡影响的研究

为提高天然气/柴油双燃料船用低速发动机低负荷时的燃烧稳定性、避免高负荷时爆震发生,采用三维数值模拟的方法,研究了实际双燃料发动机中引燃油喷射时刻对缸内混合气的着火/燃烧特性及缸内压力振荡的影响.结果表明:甲烷当量比为0.38的工况,引燃油喷射时刻的推迟会造成缸内甲烷/空气混合气的着火时刻和燃烧相位推迟,缸内压力减小且爆压相位滞后;当喷射时刻推迟至2.0°CABTDC时,缸内压力峰值低于10 MPa,说明燃烧严重恶化,甚至出现失火现象.甲烷当量比为0.50的工况,引燃油喷射时刻的推迟使缸内压力振荡幅度增大且振荡发生的时刻推迟,当喷油时刻推迟至2.0°CABTDC时,甲烷/空气混合气在引燃油喷射之前发生自燃;此外,喷油时刻的推迟会导致火焰发展速度加快且火焰前端燃烧更为剧烈,易在靠近壁面的狭小空间内产生压力振荡.     

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.     

直流电场对甲烷/氨/空气预混层流火焰的影响

为了初步探究直流电场对氨/碳氢混合燃料燃烧特性的影响,在定容燃烧弹台架上开展正、负直流电场对甲烷/氨/空气预混层流火焰传播特性影响的研究。实验分为两部分:在常温常压条件下,保持过量空气系数不变,改变甲烷/氨混合气中氨的掺混比,对不同配比的甲烷/氨/空气混合气分别加载正、负直流电场;保持氨在甲烷/氨混合气中的掺混比不变,对不同过量空气系数的甲烷/氨/空气混合气分别加载正、负直流电场。实验处理后得到各工况下火焰传播发展图像、平均火焰传播速度、速度提高率、完全燃烧时间和完全燃烧时间提前率。结果表明:负直流电场比正直流电场促进火焰传播效果略强,负直流电场对火焰的拉伸近似为圆角矩形而正直流电场近似为梭形,且拉伸效果随氨的掺混比增加以及过量空气系数的增大而增强;正、负直流电场能够加快火焰传播速度,缩短完全燃烧时间,且促进效果随着电压增大而增加;两种电场的促进效果都会随着氨掺混比增加和过量空气系数的增大而增强。本实验说明,高压直流电场对促进氨/碳氢混合燃料的稀薄燃烧有明显提升作用。     

滑动弧放电等离子体激励的值班火焰头部放电特性实验

滑动弧放电等离子体在拓宽燃烧室点熄火边界、缩短点火延迟时间、提高燃烧效率等方面具有显著优势。在已有燃油裂解头部的基础上,优化滑动弧放电位置,创新地研制了基于滑动弧放电等离子体激励的燃烧室值班火焰头部,并对其放电特性开展了实验研究,着重分析了不同空气流量和输入电压对电弧动态特性、滑动模式、平均击穿电压、平均功率、平均旋转角速度的影响。结果表明：提出的方案能在文氏管与燃油喷嘴之间形成稳定的旋转滑动弧放电区域,同时存在两种不同的放电模式,即steady arc gliding (A-G) 模式和breakdown gliding (B-G) 模式,受空气流量和输入电压的显著影响,当空气流量小于200 L/min时,在140~240 V的输入电压下,主要以A-G模式放电,随着空气流量的增加向B-G模式发展,而随着输入电压的增加,A-G模式占比逐渐增大;放电平均击穿电压、旋转角速度随着输入电压的增加或空气流量的减小而减小,但平均功率随输入电压的增大而增大。     

放电电压形式对空心阴极甲烷放电等离子体组分及离子能量的影响研究

为了优化空心阴极结构中有机气体放电制备类金刚石薄膜的放电电压形式,掌握放电等离子体组分及能量特性,采用直流和重复频率脉冲两种外施电压形式,运用发射光谱诊断法结合数值仿真研究了不同放电电压形式下空心阴极甲烷放电等离子体组分特性。研究结果显示,放电平均电流接近时,直流电压作用下的甲烷分子解离程度比重复频率脉冲电压作用下更高。升高直流电压或脉冲电压幅值,增加脉冲宽度,提高脉冲频率,均可促进甲烷分子解离。不同放电电压形式下甲烷放电等离子体中的单碳离子比例差异较大,重复频率脉冲电压作用下,放电等离子体未充分发展,且电子能量更高,利于单碳离子的生成,使单碳离子比例更高。同时,利用减速电场法获得了不同放电电压形式下到达基底的离子能量分布情况,发现重复频率脉冲电压作用下的离子能量更高,并呈双峰分布,直流电压作用下离子能量呈单峰分布。离子能量与外施直流电压或脉冲电压幅值呈正相关性。     

基于光纤传感器测试变压器内部局部放电试验

采用JFD-251局部放电检测仪,建立不同电极形状的放电模型模拟变压器内部局部放电故障,测试变压器内部局部放电特征值,包括放电起始电压、尖端放电电压、熄灭电压等.在此基础上采用新式光纤传感器进行变压器内部局部放电试验.试验发现:放电脉冲间隔随着试验电压的增大而减小;光纤传感器测得的放电量与局部放电测试仪测得的放电量有着很好的正相关性.     

脉冲电压对大气压脉冲放电等离子体射流的影响

在固定脉冲频率及占空比的情况下,研究脉冲电压对大气压脉冲放电等离子体射流长度的影响。分析脉冲放电的电流电压波形、等离子体射流的光发射强度的时空演化过程以及等离子体子弹速度的变化。结果表明:等离子体子弹随脉冲电压的增大由单子弹变为双子弹再变为单子弹;射流长度相应地先增长然后趋于稳定,射流长度由增长转变为稳定的转变电压正好处于形成双子弹的脉冲电压附近。     

脉冲间隔和电压对SiC/Cu复合材料线切割加工的影响

应用电火花线切割机床加工SiC/Cu复合材料.应用扫描电镜分析线切割表面的形貌特征.结果表明,SiC/Cu复合材料线切割表面由放电凹坑组成.脉冲间隔越大,线切割速度和粗糙度越小;线切割电压越大,线切割加工速度和粗糙度越大.     

褐煤煤尘云在不同环境气氛的燃爆特性

为了研究褐煤煤尘云在不同环境气氛的燃爆特性,对褐煤的微观结构(煤质、粒径及形貌)进行表征分析的基础上,分别应用Godbert-Greenwald加热炉和20 L近球形爆炸装置,对褐煤煤尘云最低着火温度和最大爆炸压力等燃爆特性参数开展实验研究,分析了煤尘粒径、点火延迟时间对褐煤-空气燃爆特性的影响,并分析了煤尘浓度、可燃气体体积比对褐煤-甲烷-空气燃爆特性的影响。结果表明:随着煤尘粒径的减小,褐煤煤尘云的最低着火温度单调递减。随着点火延迟时间的增大,褐煤-空气最大爆炸压力先增大后减小。随着煤尘浓度增加,褐煤-甲烷-空气混合物最大爆炸压力Pmm先增大后减小;随着可燃气体体积比的增大,Pmm依次减小。当煤尘浓度为400 g/m3,可燃气体体积比为1∶3时,Pmm达到峰值0.781 MPa.这些参数对煤矿井下电力设备工业过程及表面温度的控制和煤矿井下通风、泄爆、惰化等措施的实施具有参考价值。     

40Hz低频交流电场对甲烷/空气稀燃火焰的影响

为研究不同电压有效值的低频交流电场对预混稀燃火焰的影响,在40 Hz交流电压作用下,对常温、常压下定容燃烧弹中过量空气系数λ为1.2,1.4和1.6时的甲烷/空气火焰的传播特性和燃烧压力进行研究。研究结果表明:混合气越稀,火焰在电场中传播的时间越长,电场对火焰的作用效果越明显;40 Hz交流电压作用下,火焰均在水平方向被拉伸,且拉伸的程度与电压有效值正相关,平均火焰传播速度和燃烧压力随着电压有效值的增大而增大;与未加载电压相比,当过量空气系数λ=1.6,电压有效值U为1,2,3,4和5 k V时,平均火焰传播速度分别提高17.24%,32.76%,46.55%,55.17%和74.14%,相对燃烧压力增大率的最大值分别为0.19,0.24,0.36,0.49和0.65。     

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.     

窄脉冲放电荷电器极间不同位置的荷电研究

 研究了不同电压下的窄脉冲荷电,利用密立根油滴仪测量了有无导流柱情况下的液滴荷电量.研究表明,无导流柱的情况下,窄脉冲放电电压低于火花放电电压时,随着电压的增加,气溶胶颗粒的荷电电量也随之增加,当电压达到火花放电电压时,窄脉冲放电的荷电量最大,但当所应用电压大于火花放电电压时,荷电量反而下降.应用导流柱时,可以避免流注放电中等离子区内的电中和,所以应用的电压大于火花放电时,应用导流柱的情况下,气溶胶颗粒的荷电量大于无导流柱时的电压,但当电压低于火花放电电压时,导流柱的应用则不利于气溶胶颗粒荷电.同时也研究了导流柱直径对荷电量的影响,指出导流的直径为2cm时最有利于窄脉冲荷电.研究为以后窄脉冲荷电的应用提供了依据.     

水中高压脉冲放电诱导产生过氧化氢的初步研究

为了考察水中高压脉冲放电降解有机物的基本机理,采用针-板电极研究了水中高压脉中放电产生过氧化氢的过程,探讨了不同放电条件下过氧化氢的产量,分析了过氧化氢的产生机理以及能量的利用效率.随着放电电压的升高、电极间距的减小和溶液电导率的降低,水中的过氧化氢产量增加.在放电电压为40kV,电极间距为2.0 cm,电导率为2.0μs/cm的情况下,放电80 min后水中的过氧化氢浓度可以达到0.895mmol/L.低电压、低电导率以及小的电机间距有利于提高单位电量过氧化氢的产率.电压为20 kV,电极间距为2.0 cm,电导率为2.0 μs/cm时,过氧化氢的产率为21.24mmol/(kW·h).放电过程引起了溶液本身的一些变化,包括pH值的降低和温度的升高.温度的升高以及能量效率的研究表明,放电中的一部分能量变成热量散失.pH值的降低表明过氧化氢的生成来自于放电而不是电解.     

稀燃条件下甲烷-空气预混射流的着火特性

基于可控热氛围燃烧试验系统,探究射流当量比、射流速率和协流速率对甲烷-空气预混射流着火特性的影响。根据试验规律对天然气发动机稀薄燃烧的控制策略提出优化建议,以减少失火现象的发生。结果表明：随着协流温度的升高,甲烷-空气预混射流的稀燃极限降低而富燃极限升高,符合大多数碳氢燃料预混合气的着火界限分布规律。不同的射流速率和协流速率下均存在临界当量比,当低于临界当量比时,着火温度随射流当量比的升高而显著降低,当高于临界当量比时,着火温度趋于稳定。在较低的射流当量比工况（0.20 ~ 0.62）下,提高射流速率可以降低着火温度从而优化着火性能。     

多脉冲点火对火花助燃均质充量压缩着火燃烧的影响

开发了一套基于电容放电的多脉冲点火系统，可实时调整点火间隔和点火次数；并在一台内部废气再循环（EGR）的汽油机上研究了多脉冲点火参数对火花助燃均质充量压缩着火（HCCI）燃烧过程的影响。研究结果表明：采用火花助燃方式，可以在可控自燃（CAI）不能稳定工作的边界工况区域实现稳定的稀薄燃烧；增加脉冲个数，可以缩短燃烧持续期，并提高平均指示压力，增幅达8％左右；增加脉冲间隔，也可以提高平均指示压力。     

交流电场对高压下甲烷/空气预混稀燃火焰的影响

为了改善天然气燃烧速率慢、稀燃条件下着火延迟以及火焰稳定性差等不足,在常温、初始压力为3×97kPa下,研究分析了定容燃烧弹中低频交流电场对甲烷/空气预混稀燃火焰形状、火焰传播速度、燃烧压力相关特性参数等的影响。结果表明:与未加载交流电压相比,加载10~100Hz交流电压的火焰在水平方向均发生拉伸变形,电压频率越小,拉伸变形越明显,在15 Hz附近时变化最明显;加载电压后火焰传播速度增大,且随电压频率的减小先增大后减小,在接近15 Hz时最大;交流电场作用下燃烧压力峰值增大,压力峰值到达时间、初始燃烧期和主燃烧期均缩短;随着电压频率的减小,燃烧压力峰值与火焰传播速度变化相一致,而压力峰值到达时间的变化则相反,但均在15Hz附近其绝对值出现最大值,比未加载电压时分别增加了19.90%、-42.23%。     

脉冲电晕放电脱硝中N2O生成的研究

脉冲电晕放电是一种能同时脱除烟气中ＳＯ２，ＮＯｘ和飞灰颗粒的新方法，然而在一个电晕放电试验装置上的试验首次发现，在脱除ＮＯｘ的同时产生了一定量的Ｎ２Ｏ，而且随着电压和停留时间及ＮＯｘ初始浓度的增大，Ｎ２Ｏ量也增大。试验还发现，电晕放电对Ｎ２Ｏ无分解作用，空气中的氮气在电晕中不生成Ｎ２Ｏ，脱硫及喷氨脱硫不生成Ｎ２Ｏ，ＳＯ２和ＮＨ３对Ｎ２Ｏ的生成元影响。讨论了脉冲电晕放电脱硝中Ｎ２Ｏ生成的机理。     

脉冲电晕放电特性研究

对脉冲电晕放电系统的伏安特性进行了理论分析、以便为脉冲放电系统的实际应用提供依据。推导出了脉冲放电电压、放电电流和脉冲上升时间的理论公式;分析了回路参数对脉冲放电特性的影响;     

液相脉冲放电制备纳米Ni-P合金粉工艺

采用液相脉冲放电技术,通过改变脉冲电压、放电次数、Ni2+浓度、pH值,以及加入稀土添加剂(LaCl3、NdCl3)等途径,研究了制备工艺中各因素对Ni-P合金粉的结构、形貌、粒径以及对Ni2+转化率的影响.结果表明,脉冲能量是影响Ni-P合金粉粒径和Ni2+转化率的主要因素,提高脉冲电压或增加放电次数,Ni-P合金粉平均粒径明显减小,而Ni2+转化率增大.聚焦光束反射测量仪(FBRM)实时监测结果表明,在放电过程中Ni-P合金粉的形核、生长速率显著大于放电结束之后的形核、生长速率.加入LaCl3、NdCl3能使Ni-P合金粉粒径减小,LaCl3质量浓度为0.1g.L-1时制得的Ni-P合金粉平均粒径为156nm,NdCl3质量浓度为0.05g.L-1时其平均粒径为72nm.     

不同时间尺度等离子体气动激励特性的测试诊断

为了揭示ns脉冲等离子体气动激励与流场附面层耦合作用机制,提高等离子体气动激励控制附面层的能力,对不同时间尺度的等离子体气动激励的放电特性和体积力等进行了测试诊断。实验结果表明:ms、μs、ns脉冲放电的放电电压相差不大,但ns脉冲的最大放电电流明显高于ms和μs脉冲,最高可达到4 A;激励电压越大,等离子体气动激励诱导体积力越大;ms、μs脉冲等离子体气动激励诱导体积力水平方向分量较大,ns脉冲水平方向体积力近似为零;ns脉冲垂直方向体积力不为零,与ms和μs脉冲相差较小。