双源耦合等离子体点火技术的试验研究

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1、中图分类号：V235.2学校代码：10213UDC：629.7密级：公开工程硕士学位论文双源耦合等离子体点火技术的试验研究硕士研究生：张楠导师：唐井峰教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2017年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:：V235.2UDC：629.7DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringEXPERIMENTALRESEARCHONDUAL-SOURCECOUPLEDPLASMAIGNITIONTECHNOLOGYCandidate：ZhangNanSuper

2、visor：Prof.TangJingfengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June，2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要由于航空飞行器在高空等极端条件下飞行时，会出现点火困难，发动机熄火等等问题，等离子体强化点火技术已成为一个重要的研究热点。目前，等离子体点火主要

3、运用其热效应进行强化点火，而忽视了化学反应动力效应的作用，但是从等离子体点火的作用机制的角度出发，等离子体点火的过程，非平衡等离子体的作用是同样不可忽视并值得深入的研究。因而本文针对等离子体点火中提高化学反应动力效应开展了以下几个方面的研究工作：利用自行设计的等离子体点火器及双源耦合激励电源，研究了双源耦合等离子体点火器的工作特性。证实了双源耦合激励具有稳弧作用，而且可以产生更多的非平衡等离子体，可以有效的提高总效率，并且可以减轻电极的烧蚀情况，延长点火器寿命。通过改变直流源电流与脉冲源变比，探讨了其对双源激励等离子体作用机制。结果显示，电流主要控制平衡等离子体，而脉冲源主要控制非平衡等

4、离子体，脉冲源耦合进直流源形成双源激励可有效的降低等离子体热效应，提高非平衡等离子体的化学动力效应。基于自制等离子体点火器，设计了中心点火机理试验平台，研究了双源激励等离子点火器的点火特性。发现双源激励等离子体点火器可以有效拓宽点火边界、缩短点火延迟时间和提高燃烧效率。通过改变直流源电流与脉冲源变比，探讨了其对双源激励等离子体点火的作用机制。结果显示，双源耦合中电流主导热效应，为等离子体点火提供热量，而脉冲上升速率主导化学动力效应，为等离子体点火提供非平衡等离子体，两者共同作用，从而提高点火质量。根据前文试验所得结论，最后，将自制等离子体点火器应用到标准涡喷发动机燃烧室和超燃冲压发动机燃

5、烧室中进行点火试验，结果显示，双源耦合等离子点火器可以有效的拓宽点火边界和提高燃烧效率，证明了双源耦合等离子体可以改善能量比例，提高能量利用效率，说明双源耦合等离子体点火器具有实际应用价值。关键词：双源激励等离子体点火；热效应；化学动力效应；能量比例；点火特性-I-AbstractAbstractAstheaviationaircraftinhighaltitudeandotherextremeconditions,therewillbeproblemslikeignitiondifficulties,theengineflameoutandsoon,plasmaenhancedigni

6、tiontechnologyalreadybecomesanimportantresearchhotspot.Atpresent,theplasmaignitionmainlyusesitsthermaleffecttostrengthentheignition,whileignoringtheeffectofchemicalreactionpowereffect.Butfromtheviewofthemechanismofplasmaignition,theroleofnon-equilibriumplasmainplasmaignitionprocessisequallycritic

7、alanddeservesathoroughstudy.Therefore,thispaperhascarriedoutthefollowingresearchworkonthedynamiceffectofchemicalreactioninplasmaignition:Theoperatingcharacteristicsofdual-sourcecoupledplasmaigniterarestudiedbyusingself