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%。     

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。     

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。     

基于方格网状等离子体激励器的翼型湍流减阻实验

等离子体流动控制技术具有结构简单、响应迅速等特点，已成为流动控制领域的研究热点。为减小飞机的湍流摩擦阻力， 提出了一种基于方格网状等离子体激励器的新型湍流减阻方法，研究了其放电特性与诱导流动特性，并在风洞中获得该激励器减小NACA0012翼型湍流摩擦阻力的参数规律。结果表明，静止条件下，方格网状激励诱导的射流速度与占空比成正比，而随脉冲频率的增大先增加后减小，诱导射流的最大瞬时速度为1.75 m/s。来流速度为15 m/s时，激励能使翼型湍流摩擦阻力减小3.5%。方格网状激励诱导产生的射流使近壁面流体整体抬升，破坏近壁面涡结构，进而抑制湍流生成，实现摩擦减阻。     

多级双极性等离子体激励器加速气流的实验研究

等离子体激励器是一种新型的流动控制手段,通过其产生的等离子体加速气流,从而实现对流动的控制．然而,单一等离子体激励器因其加速气流的效果受到自身流向长度的限制,其应用范围通常被局限在小尺度的物体上．目前采用的解决方法是将多个传统等离子体激励器并联成一组,形成多级激励器,然而前后电极的相互干扰大大降低了这种多级激励器的工作效率．本文提出了一种新型等离子体激励器的串联方案,也就是将多级激励器中前一级的下电极都与后一级的上电极相连,形成一种新型多级双极性等离子体激励器．粒子示踪测速系统（PIV）对该激励器加速气流的实验结果表明,这种新型多级激励器能够消除前后电极之间的相互干扰,大大提高多级等离子体激励器加速气流的效率．     

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。     

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．     

基于化学平衡的等离子体助燃计算与分析

研究了非平衡等离子体助燃的机理,并用最小Gibbs自由能理论对注入粒子后甲烷的燃烧进行了计算。对注入不同量粒子后燃烧温度和燃烧产物的分析证明,等离子体所具有的化学动力学特性可以加快反应的进行,增加燃烧温度和降低燃烧污染物的排出,从而验证了等离子体在航空发动机燃烧室中助燃的可行性。     

等离子体的温度测量与光谱测温仪

论述了基于光谱学原理的温度测量技术．介绍了在上述原理下建立起来的光谱 测温仪。该仪器能测量符合局域热力学平衡与柱对称条件的电弧及高频等离子体的温度 剖面。测温范围为 ５ ０００—１５ ０００ Ｋ，不确定度约 ２．２％。     

磁旋弧中等离子体电导率的研究

通过半解析分析研究了外磁场对电弧等离子体电导率的影响。采用修正的洛仑兹碰撞项来描述电子之间的相互作用，从而避免了由线性化Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ碰撞项带来数学上的复杂性。文中以氩等离子体为例，计算结果表明在低温范围内，磁场使欧姆电导率明显地减小，当Ｂ为０．１５Ｔ时，σｘ的值比无磁场时减小约１个数量级，而在高温情况下，电导率几乎不受磁场的影响。     

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。     

直流辉光放电等离子体特性研究

研究了直流辉光放电中各区域的特性, 测量了正柱区的等离子体参数, 阐述了利用直流辉光放电正柱区等离子体对高分子材料进行表面改性时等离子体参数的选择     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

用线组法测定电弧等离子体的激发温度

本文根据谱线强度和激发温度间的函数关系,以铁作测温物质,采用线阻法测量电弧等离子体的激发温度。测得激发温度为5142.86k.     

磁控弧光放电增强等离子体离子镀合成c－BN薄膜

采用能产生高密度等离子体的磁控弧光放电增强等离子体离子镀的方法，制备立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）薄膜．     

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·     

基于旋转电弧传感方式的焊接机器人路径生成方法

介绍了一种空间全位置焊接条件下的焊枪姿态自动规划方法.系统以旋转电弧传感器和工业机器人为平台而采集焊接电流数据,通过对电流处理,提取焊枪的姿态和焊缝的位置信息,据此计算机器人的运动轨迹;使焊枪自动跟踪平滑的三维焊缝,并随焊缝调整焊枪姿态;同时根据不同情况调整焊接参数,在焊缝终点自动结束焊接过程.最后,基于工业机器人的实验数据仿真,验证了所设计方案的可行性和有效性.结果表明:焊枪姿态自动规划方法可以自动跟踪三维焊缝和自动调整参数,且不需要另外附加传感器,使其成本降低和系统的复杂程度简化;焊枪姿态自动规划方法使得生产更加自动化,且前进速度均匀,焊接角度有保证,对提高焊接质量很有益.