亚大气压六相交流电弧等离子体射流特性研究:实验测量

以临近空间高超声速飞行器以及航天器再入大气环境飞行过程"黑障"问题的研究为背景,进行了多相交流电弧放电实验装置的物理设计,建立了六相交流电弧等离子体实验平台(MPX-2015),在背景压力为500 Pa的亚大气压条件下获得了最大直径和长度分别达到14.0 cm和60.0 cm的等离子体射流.研究了工作气体流量、真空腔压强、电极间距以及弧电流等因素对等离子体自由射流和冲击射流特性的影响规律.结果表明:在实验参数范围内,真空腔压强对等离子体的射流特性影响最为显著,等离子体自由射流的长度和直径以及冲击钝体条件下的鞘套有效工作长度和厚度均随着压强的降低而增大;提高沿电极环缝注入的工作气体流量或弧电流亦有利于等离子体鞘套尺寸的增加.上述工作有助于进一步开展临近空间飞行器与其周围复杂介质环境间复杂的气动热效应和"黑障"问题的研究.     

雅鲁藏布江加查峡谷河段古洪水沉积特征

对雅鲁藏布江加查峡谷河段古洪水平流沉积物进行了野外调查与试验分析,结果表明:其野外沉积除具备一般的特征外,还常表现为细颗粒物充填巨砾的特殊堆积形态;其粒度特征表现为分选性较好,分选系数在1.2以下,以砂质、粉砂质颗粒为主,中值粒径在3~4之间等,且与谷坡沉积物、滩地泛滥沉积物的粒度特征之间存在明显差异;其重矿物组合特征与沉积类型及沉积物的搬运条件等相关;通过孢粉特征分析,确定了研究区域在大约距今3 000 a的气候条件与近现代气候条件具有较明显的一致性,为研究河段古洪水分析计算,以及藏木水电站的设计洪水确定提供了基础资料信息.     

亚大气压六相交流电弧放电等离子体射流特性数值模拟

以临近空间高超声速飞行器和航天器再入大气环境飞行过程中其表面产生的高密度非平衡态等离子体为研究对象,基于本研究组所建立的多相交流电弧放电等离子体实验平台(MPX-2015),开展了非平衡态氩等离子体射流特性的二维数值模拟研究.在亚音速条件下二维、非平衡数值模拟所得到的计算结果与实验测量结果符合良好.超音速条件下的数值模拟结果表明,随着真空腔压强的降低,等离子体射流流速明显增大,覆盖钝体头部的等离子体鞘套的厚度先减小,而后又增加,鞘套的空间均匀性以及等离子体向钝体表面的总传热量均显著降低,而钝体头部的局部电子数密度则增大.数值模拟结果为在MPX-2015上开展超音速条件下的实验研究提供了理论指导.     

纳秒脉冲等离子体射流的产生及其特征研究

利用纳秒脉冲放电在单针、环状、以及单针加环状三种不同电极结构下产生了均匀稳定的等离子体射流;通过光学和电学诊断研究了三种不同结构下等离子体射流的运行特性及相应的物理机制。实验结果表明,以上三种等离子体射流的转动温度均为295K,振动温度分别为1900K,2000K和2100K,都属于非平衡态等离子体;其中,基于单针和环状电极的混合型射流可产生更为均匀稳定的等离子体,且富含较多的活性物种,有望在材料表面处理及消毒灭菌等领域发挥一定作用。     

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利用纳秒脉冲放电在单针、环状、以及单针加环状三种不同电极结构下产生了均匀稳定的等离子体射流;通过光学和电学诊断研究了三种不同结构下等离子体射流的运行特性及相应的物理机制。实验结果表明,以上三种等离子体射流的转动温度均为295K,振动温度分别为1900K,2000K和2100K,都属于非平衡态等离子体;其中,基于单针和环状电极的混合型射流可产生更为均匀稳定的等离子体,且富含较多的活性物种,有望在材料表面处理及消毒灭菌等领域发挥一定作用。     

Numerical studies for plasmas of a linear plasma device HIT-PSI with geometry modified SOLPS-ITER

The HIT-PSI is a linear plasma device built for physically simulating the high heat flux environment of future reactor divertors to test/develop advanced target plate materials. In this study, the geometry-modified SOLPS-ITER program is employed to examine the effects of the magnetic field strength and neutral pressure in the device on the heat flux experienced by the target plate of the HIT-PSI device. The findings of the numerical simulation indicate a positive correlation between the magnetic...     

常压CH4＋H2放电等离子体电子激发温度在线光谱诊断

大气压下低温等离子体甲烷偶联是利用可再生能源的绿色工艺．对大气压下CH4＋H2放电等离子体进行了发射光谱在线诊断以表征此放电体系,旨在为优化用于未来工业生产的等离子体甲烷偶联工艺参数打基础．主要介绍一种大气压下CH4＋H2放电等离子体电子激发温度在线诊断计算方法,此方法简便而又比较精确．修正了一个文献中曾用于诊断等离子体电子激发温度计算方程中的严重错误．     

大气压介质阻挡放电等离子体射流源研究进展

大气压介质阻挡放电等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一.作为一种经济、便捷的等离子体产生技术,大气压介质阻挡放电等离子体射流对等离子体生物医学等新兴交叉学科的蓬勃发展起到了良好的推动作用.本文从大气压介质阻挡放电等离子体射流发生器结构设计入手,介绍了部分具有代表性的射流发生器的结构特点及设计思想,分析了不同构型射流源的优势与不足,总结了目前实际应用中大气压介质阻挡放电等离子体射流源特性提升所面临的挑战,并简要讨论了产生较大体积均匀稳定的氦和氩等离子体射流的发生器设计原则和基本特性.