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题名低温等离子体辅助燃烧的研究进展、关键问题及展望
被引量：34
- 1
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作者
李平
穆海宝
喻琳
姚聪伟
许桂敏
张冠军
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机构
西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室
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出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第6期2073-2083,共11页
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基金
国家杰出青年科学基金(51125029)
国家自然科学基金(51477135
+2 种基金
51221005)
中央高校基本科研业务费专项资金(xjj2013086)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2014JQ7254)~~
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文摘
利用低温放电等离子体在各种极限条件下实现快速点火,稳定燃烧和提高燃烧效率减小对环境的污染是近年来等离子体应用研究的热点之一。基于相关研究现状,归纳了低温等离子体辅助燃烧的机理,从实验研究、仿真计算、ns重频脉冲电源研制等各方面,介绍并讨论了这些研究的进展。目前一般认为等离子体化学反应产生的活性基团和气流温升是提高燃烧效率的主要因素,尤其是氧原子对燃烧过程影响较大。作为物质第四态的等离子体具有快速的热效应、比较高的自由电子能量和一些长寿命激发态粒子,且在放电过程中等离子体对流场的影响会改变气体的输运特性。这些共同因素的作用使得燃料气体的电离及输运时间缩短,能够有效降低点火温度,提高燃烧效率,拓展燃烧极限。在实验研究方面,介绍了各研究机构独特的燃烧器设计方案和相关参数,分析了不同电极结构和放电形式对燃烧的影响。最后提出在未来的研究中,应重点关注的问题包括:流动环境下大气压均匀等离子体的产生;大气压低温等离子体的非介入式测量与诊断;等离子体辅助燃烧的建模与仿真;等离子体激发电源的研制。
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关键词
低温等离子体
等离子体辅助燃烧
超音速气流点火
介质阻挡放电
光谱诊断
层流燃烧
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Keywords
low-temperature plasmas
plasma-assisted combustion
ignition in high speed airflow
dielectric barrier dis-charge（DBD）
spectroscopy diagnosis
laminar combustion
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分类号
TK16
[动力工程及工程热物理—热能工程]
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题名中心电极结构DBD等离子体辅助煤炭池火燃烧特性
被引量：3
- 2
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作者
李平
张博文
龚鹏
彭超
陶华杨
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机构
安徽理工大学电气与信息工程学院
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出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期3268-3274,共7页
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基金
安徽省自然科学基金(2108085ME180)
安徽高校协同创新项目(GXXT-2021-024)。
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文摘
为研究块状煤的高效燃烧,论文搭建了以氧化铝陶瓷作为介质的中心电极结构助燃装置;针对不规则块状煤炭燃烧的放电独特环境,研究了激励源参数和装置结构在特殊工质气体氛围下的系统匹配和介质阻挡放电等离子体辅助煤炭池火燃烧时的放电特性及对燃烧的影响。结果表明:外施峰值电压在12~16k V范围内装置实现稳定放电,放电功率大小与外施电压大小正相关;装置内径为30~60mm,增大内径且电压保持不变,放电功率先增大后减小。介质阻挡放电等离子体介入后煤炭池火燃烧面逐步扩大,燃烧极限得到了拓展,燃烧温度和质量衰减得到明显提升,并与电压大小正相关,助燃前期温度和质量随电压变化明显。
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关键词
介质阻挡放电(DBD)
低温等离子体
氧化铝陶瓷
池火燃烧
等离子体辅助燃烧
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Keywords
dielectric barrier discharge(DBD)
cold plasma
alumina ceramic
pool fire combustion
plasma assisted combustion
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分类号
TQ534
[化学工程—煤化学工程]
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题名纳秒脉冲放电等离子体助燃技术研究进展
被引量：29
- 3
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作者
聂万胜
周思引
车学科
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机构
装备学院航天装备系
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出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期1749-1758,共10页
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基金
国家自然科学基金(91441123)
高超声速冲压发动机技术重点实验室开放基金(CG-201405118)~~
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文摘
纳秒脉冲放电等离子体辅助燃烧技术应用前景广阔,既可用于发动机点火和火焰稳定,又可降低废气排放、提高燃烧效率。近十年以来,通过设计各类巧妙的等离子体助燃实验,借助先进的光学诊断技术和数值仿真手段,研究人员在纳秒脉冲等离子体与燃烧相互作用机制、各类参数对助燃的影响以及在发动机燃烧室中的应用等方面都取得了不少重大研究成果。鉴于此,在介绍发展历史和技术需求的基础上,分别从助燃原理、实验与应用研究、诊断与仿真技术这3方面对纳秒脉冲等离子体助燃技术进行了综述。其中,根据最核心参数气体压力的大小进行分类,分别对常低压条件和中高压条件下一些具有代表性的实验研究进行了详细分析;并对包括超贫、低温、无焰燃烧及燃烧不稳定控制在内的一批新兴等离子体助燃技术应用方向进行了评述。最后,从纳秒脉冲等离子体助燃技术实用化角度考虑,指出了研究面临的挑战和未来发展的方向。
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关键词
等离子体辅助燃烧
纳秒脉冲放电
放电与燃烧诊断
非平衡等离子体
动力学
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Keywords
plasma assisted combustion
nanosecond pulsed discharge
diagnostics of discharge and combustion
non-equilibrium plasma
kinetics
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分类号
O53
[理学—等离子体物理]
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题名非平衡等离子体对甲烷–氧扩散火焰影响的实验研究
被引量：4
- 4
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作者
周思引
聂万胜
车学科
仝毅恒
郑体凯
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机构
航天工程大学宇航科学与技术系
中国酒泉卫星发射中心
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2019年第5期1336-1349,共14页
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基金
国家自然科学基金资助项目(91441123,51777214,51876219)
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文摘
利用自主设计的等离子喷注器采用介质阻挡放电方式产生非平衡等离子体,首先利用纹影技术、热电偶、单点红外测温等多种诊断方法实验研究了纯氧放电等离子体的电学特性、热效应及气动效应,然后通过可见光和化学自发辐射成像技术获得了火焰形态及特征参数,详细分析了等离子体对甲烷–纯氧扩散火焰形态和释热的影响,并计算了放电功率及费效比.结果表明,燃烧导致放电电流显著增大,其中电压幅值与氧气流速对放电电流大小的影响规律正好相反;与空气等离子体相比,相同流量与电压条件下氧等离子体放电功率较高,但其发光强度明显较弱;氧等离子体热效应微弱,对燃烧的影响可以忽略,放电反应中释热过程主要由含氧组分决定;放电产生了具有3个速度分量的诱导射流,增大了氧射流角,且电压越大越显著.等离子体主要通过气动效应改变了燃料与氧化剂的掺混,使得一定条件下火焰变得更稳定、释热更强.在所研究的范围内等离子体作用的费效比最低仅为2.2%,大流量、小混合比更有利.
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关键词
等离子体辅助燃烧
介质阻挡放电
甲烷–氧扩散火焰
非平衡等离子体
混合比
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Keywords
plasma assisted combustion
dielectric barrier discharge
methane-oxygen diffusive flame
nonequilibrium plasma
mixing ratio
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分类号
O53
[理学—等离子体物理]
O461.2
[理学—电子物理学]
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题名低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰影响的实验研究
- 5
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作者
周思引
田园
聂万胜
郑体凯
石天一
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机构
航天工程大学
中国酒泉卫星发射中心
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出处
《新能源进展》
2020年第2期91-99,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(51876219,51777214)。
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文摘
为探究低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰的影响,通过对同轴式喷注器环缝甲烷射流施加介质阻挡放电产生甲烷等离子体,综合采用多种测量手段实验研究了多种工况下该低温等离子体特性及火焰关键参数的变化。结果显示,放电击穿电压随混合比增大而减小,电流脉冲数量和幅值则随混合比增大而先增加后减小;甲烷等离子体呈灰白色,低电压下提高气体流量则放电有所减弱;受等离子体气动效应作用,放电后甲烷射流角有所增大,且电压越高射流角越大,增幅则逐渐减小,过高激励强度下射流发生失稳;等离子体通过改变燃料和氧化剂的掺混而影响甲烷/氧反扩散火焰的形态,使得火焰中心高度总体有所下降,特征长度缩短,释热强度则有所增加,其中小流量、低混合比条件下作用效果更明显;喷注器功率则随混合比上升而先增大后减小。
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关键词
等离子体辅助燃烧
低温等离子体
甲烷/氧反扩散火焰
气动效应
火焰形态
释热强度
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Keywords
plasma assisted combustion
low-temperature plasma
CH4/O2 inverse diffusion flame
gas dynamic effect
flame shape
heat release intensity
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分类号
TK16
[动力工程及工程热物理—热能工程]
TF055
[冶金工程—冶金物理化学]
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