非平衡等離子體特殊的理化特性在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)都有應(yīng)用及研究。燃燒效率一直是發(fā)動機等動力機械重點關(guān)注問題。而影響燃燒效率的主因便是燃燒的不充分,這主要由于反應(yīng)過程中反應(yīng)能量的不平衡進而影響化學(xué)反應(yīng)過程,并最終影響了燃料的點火和最終燃燒過程。在等離子體助燃體系中,點火延遲時間的降低與穩(wěn)定燃燒、實現(xiàn)低溫條件下燃料的燃燒和點火等均是重點研究過程并取得了相關(guān)研究成果,這對于改善燃料燃燒效率具有重要意義。等離子體對燃料的離解和氧化階段中燃料化學(xué)反應(yīng)過程具有重要影響,此階段產(chǎn)生的活性基團及組分對后期的點火和燃燒起到了重要作用。因此本文主要通過實驗方法對此階段進行研究和分析。本文主要對介質(zhì)阻擋放電下的非平衡等離子體輔助CH4(甲烷)離解和氧化過程進行分析。通過NSD納秒脈沖介質(zhì)阻擋放電,交流介質(zhì)阻擋放電兩種不同放電形式對非平衡等離子體特性進行分析同時對燃料離解氧化過程進行研究。研究的相關(guān)內(nèi)容如下:(1)NSD納秒脈沖介質(zhì)阻擋放電的實驗研究主要對NSD納秒脈沖的電學(xué)參數(shù)以及實驗氣壓對放電特性、溫度、產(chǎn)物濃度的影響進行了分析。并通過實驗研究可知不同電學(xué)參數(shù)的調(diào)節(jié)其本質(zhì)是對脈沖能量在時間維度上的調(diào)節(jié)。通過對能量路徑的分析得出能量耗散較少,脈沖能量直接改變著反應(yīng)區(qū)非平衡等離子體特性以及放電產(chǎn)物的濃度變化的結(jié)論。(2)交流介質(zhì)阻擋放電的實驗研究主要從輸入功率、放電頻率、放電功率等角度來分析其對放電特性、溫度、產(chǎn)物濃度的影響。同時分析了交流放電能量效率以及能量路徑,得出超過50%的能量未能有效利用于非平衡等離子體輔助CH4離解和氧化過程的結(jié)論。(3)兩種不同放電形式的對比分析主要從不同燃空當量比下的放電特性、溫度、產(chǎn)物濃度等角度進行展開,通過對比發(fā)現(xiàn),NSD納秒脈沖放電主要從較小時間尺度對放電過程進行作用其動力學(xué)效應(yīng)顯著,而交流放電則更多從較大時間尺度對放電過程進行作用其熱效應(yīng)明顯。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK401
【部分圖文】：

光激勵形式主要是通過激光形式，因激光的成本較高，普遍采用電激??勵形式產(chǎn)生非平衡等離子體。放電等離子體在增強燃燒過程中主要有三種激勵效??應(yīng)，其中主要以動力學(xué)效應(yīng)為主，還有熱力學(xué)效應(yīng)，輸運效應(yīng)，如圖１－２所示［２Ｑ］：???ＪＺＺＺＺＺＺＩＺＺＺＺｉｒ??ｍｍＢＭ??圖１－２放電等離子體增強燃燒路徑圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｏｆ?ｐｌａｓｍａ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ??在等離子體放電過程中，三種效應(yīng)方式共同作用于放電反應(yīng)區(qū)內(nèi)促進燃燒過??程的發(fā)生和進行，在放電過程中能量的沉積使得在固定區(qū)域內(nèi)能量密度的增加，??同時產(chǎn)生溫升效應(yīng)，溫度的升高加快了反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣體分子間化學(xué)反應(yīng)的進行［２１］。??而因化學(xué)反應(yīng)速率與能量成正比，在隨著外加能量的輸入，造成化學(xué)反應(yīng)的快速??進行，從而形成增強燃燒的熱力學(xué)效應(yīng)。而動力學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)生方式是通過外加電??能的輸入，通過電子的碰撞加速了反應(yīng)區(qū)內(nèi)能量的交換，使得燃料分子的反應(yīng)能??量增大，促進了反應(yīng)的發(fā)生，同時放電過程產(chǎn)生的活性粒子和基團在化學(xué)反應(yīng)動??力學(xué)過程中起到主要的作用

光激勵形式主要是通過激光形式，因激光的成本較高，普遍采用電激??勵形式產(chǎn)生非平衡等離子體。放電等離子體在增強燃燒過程中主要有三種激勵效??應(yīng)，其中主要以動力學(xué)效應(yīng)為主，還有熱力學(xué)效應(yīng)，輸運效應(yīng)，如圖１－２所示［２Ｑ］：???ＪＺＺＺＺＺＺＩＺＺＺＺｉｒ??ｍｍＢＭ??圖１－２放電等離子體增強燃燒路徑圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｏｆ?ｐｌａｓｍａ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ??在等離子體放電過程中，三種效應(yīng)方式共同作用于放電反應(yīng)區(qū)內(nèi)促進燃燒過??程的發(fā)生和進行，在放電過程中能量的沉積使得在固定區(qū)域內(nèi)能量密度的增加，??同時產(chǎn)生溫升效應(yīng)，溫度的升高加快了反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣體分子間化學(xué)反應(yīng)的進行［２１］。??而因化學(xué)反應(yīng)速率與能量成正比，在隨著外加能量的輸入，造成化學(xué)反應(yīng)的快速??進行，從而形成增強燃燒的熱力學(xué)效應(yīng)。而動力學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)生方式是通過外加電??能的輸入，通過電子的碰撞加速了反應(yīng)區(qū)內(nèi)能量的交換，使得燃料分子的反應(yīng)能??量增大，促進了反應(yīng)的發(fā)生，同時放電過程產(chǎn)生的活性粒子和基團在化學(xué)反應(yīng)動??力學(xué)過程中起到主要的作用

介質(zhì)阻擋放電，其結(jié)構(gòu)與電容器形式相似，因此電源激勵形式主要以??脈沖或交流放電形式為主。目前介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)主要以平板型介質(zhì)阻擋型介質(zhì)??阻擋放電［３７］為主，如圖１－４所示：??Ｈｉｇｈ?ｖｏｌｔａｇｅ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ???／??／?Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ??ｊ?Ｂａｒｒｉｅｒ??Ｈｉｇｈ?ｖｏｌｔａｇｅ?Ａ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??ＡＣ?Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?卿??Ｇｒｏｕｎｄ?????Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??（ａ）??６??
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李勇;喻彪;朱巖;王玉峰;康志明;;非平衡等離子體對甲烷點火性能影響機理分析[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2014年04期

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本文編號：2879069