逆变式等离子体点火系统电源研制

根据等离子体点火对低压直流电源的要求,设计了一种基于单管自激式拓扑结构的高压脉冲电源。该电源通过单管自激式拓扑结构实现电压的逆变功能,通过单结晶体管振荡电路提供的控制信号实现对可控硅的控制功能,通过充电电阻和电容的改变实现点火频率变化。为减小变压器漏感对开关管的影响,使用了保护电路。仿真对比逆变升压电路变压器漏感的影响,实现逆变升压电路与点火电路的参数匹配,通过搭建原理样机进行实验,验证了逆变式等离子体点火电源方案设计的有效性。设计升压电路输出电压1 000 V,输出电流0.3 A。通过实验获得等离子体点火电源输出电压大于10 kV,输出电流最大值约500 A,放电时间约52.89 ms。

射流等离子发生器实验与模拟

针对自主设计的等离子体发生器,通过实验分析了常压下等离子热射流形态的发展状况,并对常压下的空气放电特性进行了数值模拟,以等离子发生器为原型,将等离子电弧的电场、磁场、温度场以及速度场进行了直接耦合计算,得到了等离子体电弧的速度场和温度场的分布情况.针对不同间隙对放电结果的影响进行了分析,结果表明,放电间隙由1.5 mm增大到3.5 mm时,热射流速度由41.5 m/s增大到62.4 m/s,温度由3650 K降低到1960 K.当间隙过窄时,温度过高将会烧蚀电极,影响电极使用寿命.