滑动弧裂解CO2机理

建立了一维滑动弧裂解CO₂的反应机理模型. 利用对流冷却的特征频率计算横向气流对流引起的等离子体组分损失. 将等离子体密度和温度的数值模拟结果与文献中滑动电弧等离子体反应器的实验数据进行了对比,吻合较好. 模拟结果表明,滑动弧裂解CO₂会产生大量O和O₂等活性助燃粒子以及可燃的CO. 随着对流冷却特征频率的增加,放电过程中最大电子数密度和电子温度减小,CO₂转化率下降. 在整个CO₂裂解机制中e+CO₂→e+CO+O的贡献最大,准稳态中贡献率为90.63%,瞬态中贡献率为98.43%. 反应CO+O+M→CO₂+M对CO₂生成的贡献率最大. 在实际应用中,为提高CO₂转化率,可以通过增大放电电流,增大e+CO₂→e+CO+O的反应速率,同时选择合适的气体流量,避免过大的速度引起CO₂转化率下降.      

射流等离子发生器实验与模拟

针对自主设计的等离子体发生器,通过实验分析了常压下等离子热射流形态的发展状况,并对常压下的空气放电特性进行了数值模拟,以等离子发生器为原型,将等离子电弧的电场、磁场、温度场以及速度场进行了直接耦合计算,得到了等离子体电弧的速度场和温度场的分布情况. 针对不同间隙对放电结果的影响进行了分析,结果表明,放电间隙由1.5 mm增大到3.5 mm时,热射流速度由41.5 m/s增大到62.4 m/s,温度由3 650 K降低到1 960 K. 当间隙过窄时,温度过高将会烧蚀电极,影响电极使用寿命.      

低热值燃料的滑动弧稳燃实验研究

利用旋流实验台进行了滑动弧稳燃低热值燃料的研究,并探究了滑动弧对低热值燃料的火焰特性及熄火极限的影响规律。实验结果表明：低热值燃料燃烧随着当量比变化可以分为五种典型火焰形态。滑动弧可缩短火焰长度,增大火焰张角,使火焰驻定位置靠近角涡回流区和剪切层,从而增强燃烧稳定性。随着滑动弧的加入,角涡火焰间歇消失的不稳定过渡形态得到了极大的改善。随着空气流量的增加,滑动弧的稳燃效果逐渐减弱。滑动弧可有效拓宽低热值燃料的熄火极限。在空气流量40L/min时,稳燃极限当量比最大拓宽了0.35,熄火极限最大拓宽了0.33。提高滑动弧的输入电压对低热值燃料的熄火极限拓宽明显。