發(fā)布時間：2020-11-11 10:22

　　 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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行分析同時對燃料離解氧化過程進(jìn)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(jìn)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(dāng)量比下的放電特性、溫度、產(chǎn)物濃度等角度進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)燃燒過??程的發(fā)生和進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)燃燒過??程的發(fā)生和進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(xiàn)】

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

2 梁勵芬;玻耳茲曼分布律及其應(yīng)用[J];大學(xué)物理;1995年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王一男;射頻高氣壓混合氣體放電數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2013年

2 湯潔;非平衡等離子體增強燃燒的光譜診斷研究[D];中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機械研究所);2011年

3 胡宏斌;非平衡等離子體助燃低熱值氣體燃料的實驗研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 劉雨;大氣壓介質(zhì)阻擋等離子體放電模式轉(zhuǎn)化及其與細(xì)胞相互作用的數(shù)值模擬研究[D];山東大學(xué);2017年

2 張曉軍;非平衡等離子體激勵甲烷離解和氧化的動力學(xué)特性研究[D];北京交通大學(xué);2017年

3 劉肖;非平衡等離子體的產(chǎn)生機理及其對燃燒影響的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 廖勝;等離子體輔助燃燒的數(shù)值模擬研究[D];華中科技大學(xué);2014年

5 許光可;沿面型介質(zhì)阻擋放電電氣特性與放電過程數(shù)值仿真的研究[D];山東大學(xué);2012年

6 周志培;介質(zhì)阻擋放電脫除煙氣中NO的實驗研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

7 王瑩;低壓孔板電極介質(zhì)阻擋放電特性及匹配電源的研究[D];大連理工大學(xué);2009年

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本文編號：2879069