屏蔽气体流速对同轴双管式氦气大气压等离子体射流粒子分布的影响

在大气压等离子体射流应用中,环境气体对射流流出物的影响不可忽视,尤其是在某些对环境粒子高度敏感的特定场景中.同轴双管式射流装置可用于抑制射流流出物与环境气体之间的相互扩散,从而控制射流流出物的化学性质.本文对同轴双管式氦气大气压等离子体射流在不同屏蔽气体流速下的放电特性和化学性质进行了数值仿真研究,并通过实验光学图像对仿真模型加以验证.结果表明,相比于没有屏蔽气体的情况,在高流速条件下放电得到增强,而在低流速下放电较弱;随着流速的增加,空间中的粒子数均随之增加,这可以归因于由屏蔽气体流速增加而产生的更宽的主放电通道.此外,不同浓度轮廓线上的离子径向通量受到流速的影响也存在很大差异.本研究进一步揭示了不同的放电位置对氮氧粒子产生的影响,加深了关于屏蔽气体流速影响等离子体射流放电行为的认识,并可能为等离子体射流的进一步应用开辟新的机会.     

氩等离子体射流在空气环境中冲击平板层流流动与传热的数值模拟

本文采用组合扩散系数方法处理不同气体组分之间的扩散，对氩等离子体的流射入空气环境并撞击平板时的层流流动和传热进行了数值模拟．这种新的处理混合气体中质量扩散的方法有助于更准确地描述等离子体条件下的组分扩散与能量输运。文中给出了射流中速度、温度及氩质量分数的分布情况，以及基板处热流密度分布的若干典型的数值模拟结果．     

存在空气卷吸时等离子体射流光谱诊断应做的修正

采用一套高精度多谱线的等离子光谱诊断系统来同时探测等离子体射流中两条谱线的强度。通过谱线绝对强度法 ,获得了直接流入空气的氩等离子体射流在考虑卷吸和不考虑卷吸时两种不同的温度分布和卷吸空气的浓度分布。两种情况下所获得的温度分布的对比 ,说明等离子射流中的空气卷吸现象对光谱诊断的结果有可观的影响。忽略所卷吸的空气会对绝对强度法的温度诊断带来误差 ,尤其在远离喷口的区域 ,这种误差是很明显的。     

高密度氩等离子体电子密度的计算

用屏蔽氢离子模型计算了冲击压缩产生的温度T～2.0eV、密度ρ～0.01g/cm3～0.49g/cm3范围内氩等离子体的电子密度,探讨了不同温度、密度范围内的高密度氩等离子体中粒子之间相互作用对电子密度的影响.     

层流与湍流等离子体冲击射流特性比较

本文采用数值模拟方法,对层流与湍流氩等离子体射流在空气环境中冲击平板时的流动与传热特性进行了对比研究.结果表明,在平板和射流进口间的距离较大时,平板的存在只对其附近的射流参数分布有较大影响,层流等离子体冲击射流的温度与轴向速度的轴向梯度明显小于湍流等离子体冲击射流情形;由于在平板表面形成的径向壁面射流对引射的附加贡献,层流和湍流等离子体冲击射流对环境空气的引射量明显增加.     

电弧等离子体射流核脉动及射流卷吸的实验研究

湍流是电弧等离子体射流中典型的物理现象之一。以往的研究认为，射流存在一个处于层流状态的核心区域。采用电弧等离子体光谱诊断及数字高速摄影的方法对方法对常压电弧等离子体射流核进行了研究，采用傅里叶变换的方法分析了弧电压和射流光谱强度信号。结果发现，电源的交流分量和阳极弧点运动在整个射流核的脉动特性中都有体现，射流并不存在一个处于稳定状态的核心区域。相反，从谱线强度脉动图中可以看到，射流核的脉动是由电弧电压脉动造成的，这可能是射流核脉动的最主要原因。采用多元素谱线强度法研究了射流对空气的卷吸作用，并通过氮原子谱线强度确定了氮原子数密度在射流中的分布。     

氩等离子体射流冲击平板壁面处电子温度的测量

本文对空气环境中氩等离子体射流冲击平板条件下冷壁附近的电子温度，采用静电探针方法进行了测量．研究了等离子体温度、速度以及平板至发生器出口距离等参数的影响．实验结果表明，在冷壁面附近，电子温度总是明显高于相应的重粒子温度，从而证明在等离子体射流冲击平板条件下冷壁附近的边界层显著偏离局域热力学平衡（ＬＴＥ）状态．实验结果还表明，探针污染是影响测量结果可靠性的一个重要因素．     

层/湍流等离子体射流波动特性实验研究

本文应用电压传感器、光电倍增管及水冷皮托管,对产生射入空气中的纯氩层流和湍流等离子体射流的弧电压波动、发生器出口处的射流光强波动以及沿射流轴线的滞止压力波动进行了测量。结果显示层流等离子体射流各参数的波动幅度远小于湍流射流的对应值;弧电压的波动幅度随气流量的变化明显,但随电流的变化很小;弧电压的波动幅度与其平均值之比随电流增加呈下降的趋势。     

等离子体射流产生与特性的实验研究

本文报道热等离子体射流产生及射流特性的实验研究结果。采用同一个直流等离子体发生器,工作气体流量小时产生出层流等离子体长射流,射流长度随气体流量或弧电流的增加而明显增加;工作气体流量大时则产生出湍流等离子体短射流,此时射流长度几乎与工作气体流量或弧电流无关;在层流与湍流等离子体射流工况之间,存在一个流动状况不稳定的过渡区,此时等离子体射流的平均长度随气流量的加大而减小,但随弧电流的加大而明显加大。层流等离子体长射流有相当好的刚性。     

层/湍流等离子体射流的稳定性与三维特性的实验观测研究

采用普通照相和短时间曝光成像的ICCD照相技术,观测了低于大气压条件下产生的纯氩和氩-氢直流电弧等离子体射流的高温区的瞬时形貌及其变化,结合电弧弧根在阳极表面贴附行为的观测结果,对射流的稳定性与三维特性和弧根行为之间的关联进行了分析.结果表明,层流等离子体射流的高温区长度明显长于湍流射流情形,并且具有很好的轴对称性和时间稳定性;湍流射流的高温区瞬时形貌则表现出明显的三维特征;等离子体射流的三维特性与弧根在阳极表面的贴附行为没有直接的联系.     

小型直喷式柴油机燃烧室内喷雾碰壁的试验研究

本文采用透射光衰减法研究了小型直喷式柴油机燃烧室内喷雾碰壁特性，并与大气开放条件下和定容燃烧模型室内的研究结果进行了比较。在喷雾碰壁前后，当量喷雾锥角突然增大，然后减小。在正常涡流比条件下，燃烧室内涡流显著地影响壁面油柬的扩展，但未碰壁油束的弯曲量很小。着火前，在燃烧室内喷嘴附近混合气最不均匀。     

限流沿对撞壁射流近壁区混合过程影响的实验研究(一)

本文研究了射流气体撞壁后在放有条形障碍物(以下称之为限流沿)的壁面上的发展过程．实验发现：在限流沿高度合适的情况下，射流气体与限流沿相撞后会脱离壁面形成空间流动。其中，限流沿高度、射流入射角度是决定射流气体撞击限流沿后的发展过程的重要参数，限流沿的存在成功地防止了近壁处的浓混合气层的形成．     

三维层流等离子体射流中陶瓷颗粒的运动与加热

本文对带载气-颗粒侧向喷射的三维层流等离子体长射流中陶瓷颗粒的运动与加热进行了模拟研究,并与忽略载气喷射影响时的结果进行了比较。模拟结果表明,侧向载气喷射所引起的三维效应对颗粒行为有明显影响,陶瓷颗粒在等离子体射流中加热时颗粒内部可能出现相当大的温差,取决于环境参数,陶瓷颗粒表面温度可以高于也可以低于中心温度。     

限流沿对撞壁射流近壁区混合过程影响的实验研究(二)

1前言本文的第一部分分析了射流气体撞击限流沿后的发展过程以及射流入射角、限流沿高度等对二次射流气体发展情况的影响。本文将详细分析射流气体撞击限流沿后所形成的二次射流的速度和浓度的分布规律,并利用标量耗散率描述了射流气体的混合情况。众所周知,混合是扩散火焰燃烧速度的控制因素。通常扩散燃烧区内的温度足以使燃烧化学反应瞬间完成,因此燃烧时间完全取决于混合时间,即燃烧反应的速率由混合速率来控制。RW．Bilger等[1]认为扩散燃烧反应只有当完全达到分子级混合时才发生,他们在研究中利用标量耗散率概念来描述分子级混…