等离子体发生器导流板结构优化研究

高效滤芯是空气净化器的关键部件,当空气净化器中流向高效滤芯部分的送风不均匀时,会导致滤芯利用率较低,从而影响滤芯的过滤性能.为提高滤芯的使用效率进而改善装置的净化性能,可以在风机和高效滤芯之间放置导流型等离子体发生器,利用发生器的导流板使送风气流更均匀的吹向滤芯.为探究适宜的导流板结构参数,采用数值模拟的方法对不同结构参数导流板下的流动过程进行分析,通过对比滤芯使用率和送风均匀性等指标,给出适宜的导流板长度和张开角度设计方案.研究结果表明,对于本文研究的净化器尺寸,导流板设计长度为100 mm、张开角度为10°时的送风更均匀.优化后的尾部导流板结构简单、设计合理、使用方便,分散了送风气流的方向,更有利于提高后端高效滤芯的利用率和使用寿命.

湍流等离子体发生器的结构设计与实验研究

基于等离子体发生器结构设计理论,介绍了自制湍流等离子体发生器结构设计要点,通过LabVIEW虚拟仪器技术、MATLAB软件、电路设计与数据采集技术设计了一套诊断系统,然后利用该系统对湍流等离子体发生器的射流特性进行了实验研究。实验结果表明:通过增加中间电极的数量并限制其长度能够有效抑制双弧现象,不仅提高了等离子体发生器的工作功率,而且有利于提高湍流等离子体发生器的使用寿命;在满足U*(z)>ΔU(z)的情况下,限制阳极轴向尺寸可以避免大尺度分流现象,从而提高湍流等离子体发生器的射流稳定性;此外,工作条件的变化会对等离子体射流特性产生明显的影响。

直流双管式电弧等离子体发生器性能研究

利用实验手段研究了双管式电弧等离子体发生器的特性,包括旋流进气特性、伏安特性和运行热效率等,建立了基于双管式电弧等离子体发生器的数学模型。结果表明,旋流流速对电极烧蚀速率有较大影响,电弧电压降和发生器热效率随电流增加而下降,发生器热效率随气流量增大而增大。根据相似理论建立的数学模型能够准确模拟等离子体发生器的负电弧动态电阻伏安特性。以上研究可为大功率、长寿命双管式电弧等离子体发生器的开发及其在材料制备和环境保护领域的应用提供参考。

高密封性等离子体发生器一致性实验研究

毛细管放电等离子体发生器是电热化学炮中的关键部件,其工作特性直接影响着等离子体的点火效果。发生器工作的一致性则是实现发生器输出优化的基础,也是实现电热化学炮优势的重要保障。为验证并优化发生器的工作一致性,以放电中的电参数与射流压强作为表征参数,对一种典型的等离子体发生器设计结构开展了相同条件下的重复性实验。结果显示发生器不同次实验的输出特性一致性较差,且实验后的发生器中可见明显的烧蚀痕迹与大量炭黑。实验结果表明发生器内部密封性不足是造成输出不一致性的最主要原因。针对这一问题,设计了一种特殊截面的电极结构以增强发生器的密封性,验证性实验结果显示改进的发生器方案可明显改善发生器的内部密封性与工作一致性。

等离子体发生器的数值模拟方法

根据流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组建立等离子体发生器的数学模型,包含一部分钨极以避免对阴极电流密度分布的假设,根据平均有效粘性系数与动力粘性系数之比判断等离子电弧所处的流动状态,用ANSYS有限元分析软件进行求解,得到不同类型的等离子体发生器所产生的等离子电弧的温度和速度分布,研究喷嘴尺寸、电极形状和等离子电弧类型等对等离子电弧特性的影响。结果表明,大孔道比的喷嘴产生的电弧温度更高,速度更大,孔道比甚至会改变等离子电弧的流动状态;与锥形电极的电弧在电极端部取得温度最大值不同,球形电极的电弧在约束喷嘴端口处得到温度最大值;转移型电弧比非转移型电弧具有更高的温度和速度。研究结果对等离子体发生器的数值模拟法研制具有重要的参考意义。

电热化学发射中等离子体发生器放电特性的实验研究

从实验方面研究了电热化学发射中等离子体发生器随毛细管的几何尺寸和ＰＦＮ网络的初始充电电压等参数变化的放电规律，结果将有助于改进等离子体发生器的设计和提高放电的效能。

两间隙毛细管等离子体发生器主放电特性研究

通过在约1 kJ电能水平上对两间隙聚乙烯毛细管的消融放电实验,研究了毛细管的几何尺寸、主放电电容初始放电电压等参数变化时及同一毛细管重复放电时的放电规律。结果表明:主放电电容初始充电电压相同时毛细管尺寸的变化对放电功率的影响很小;毛细管尺寸相同时,随着充电电压的增大其放电电流、功率均明显增大,而电弧电阻相应减小;小能量情况下的消融控制电弧毛细管放电非定常流动特征不强,放电处于准稳态的时间随毛细管长度的增大、充电电压的降低而减小;在重复放电次数不很大时各次放电特性基本一致。

电流体动力等离子体发生器的能量转化效率分析及其优化设计

为对电流体动力(EHD)等离子体发生器进行性能优化,提高能量转化效率,使用石英和聚四氟乙烯作为介质板,通过实验测量了等离子体发生器的能量消耗和产生的气流速度随背面电极宽度、电极水平间距、电源电压和频率以及放电状态等的变化曲线,用气流速度与单位长度能量消耗的比值对发生器能量转化效率进行衡量。结果表明,等离子体发生器背面电极宽度为2倍正面电极宽度时气流速度最大;无间距等离子体发生器对气流加速效果并非最佳;诱导的气流速度随电压升高先上升后下降,存在气流速度的最大值;当等离子体放电在视觉上比较均匀时放电的能量转换效率最高。实验结果为EHD等离子体发生器提高能量转化效率,进行结构优化提供了参考。

底喷式等离子体发生器射流的输出特性

通过自行设计的可以综合评定等离子体射流速度、温度、压力分布等特性的实验装置,研究了底喷式等离子体射流特性。采用压电测量装置、光电测量装置和数字高速摄影研究了射流在一定距离上的压力分布特性、射流速度及射流形貌特征。结果表明,该发生器所产生等离子体射流随着距射流中心位置距离的增大迅速衰减,等离子体射流速度约500m/s,射流运动过程可分为两个阶段:第一阶段是电爆炸丝产生高温、高压等离子体射流;第二阶段是消融管消融所产生的射流。

用于空间辐射主动防护的等离子体发生器设计

等离子引发磁膨胀技术被美国航空航天局推荐为最有工程应用价值的空间辐射主动防护技术。在该技术中,高密度等离子体发生器的设计是其中的关键技术之一。本文设计了一种高密度螺旋波等离子体发生器,采用13.56 MHz射频源激发等离子体天线,并将该等离子发生器偏心放置在表面磁感应强度为0.1 T的柱状永久磁铁内,以氩气为工作气体进行了真空舱磁膨胀实验。利用朗缪尔探针,对发生器产生的等离子体密度及温度随输入功率的变化进行了测量,该发生器成功地引发了磁铁磁场膨胀。

电弧等离子体发生器特性的研究

探讨了电弧等离子体发生器的静态伏安特性以及气体流动状态对等离子体发生器热效率、热焓的影响。通过合理调节切向和径向气体流速,能够提高等离子体发生器的热效率并能对等离子体实现精确控制。随着气体流速的增加,弧电压增加,热效率有一定的增加。另外,进气方式对等离子体发生器的特性也有影响,全为切向进气时,等离子体发生器的热效率很低;当径向气体流速达切向气体流速的2/3时,热效率为60%;当径向气体流速和切向气体流速相等时,热效率可达65%～75%.

等离子体发生器阴极电位浮动及其影响

分析了等离子体发生器工作时阴极电位浮动的原因及其危害,采用光导纤维传输模块测量放电电压。等离子体发生器大电流放电情况下,发生器阴极电位浮动可达800V。这种电位浮动主要是由连接阴极和高压地的通流回路的等效串联电感引起。等离子体发生器阴极浮动电位导致等离子体发生器阴阳两极间电压测量通道地电位与测量系统中其他测量通道的地电位不等,主放电回路的高电压对测量系统安全构成严重威胁。文中采用光导纤维传输模块隔离阴极电位,消除了阴极电位浮动对测量通道安全的威胁,使测量系统安全工作。

电流体动力等离子体发生器特性实验研究

电流体动力(EHD)等离子体发生器产生的常压等离子体可把电能转化为周围气体的动能,从而加速表面气流的流动。目前EHD等离子体发生器能量转化的具体物理过程仍没有得到合理解释而等离子体发生器的沿面闪络问题亦制约着其性能的进一步提高。本文分别测量了对称结构EHD等离子体发生器在空气和氮气环境下的电气和EHD特性,讨论分析了EHD等离子体发生器的能量转化过程。实验结果表明对称结构EHD等离子体发生器可工作在"推"模式下,且负离子在能量转化过程中似乎起到重要的推动作用。另外,本文研究了表面封装对等离子体发生器沿面闪络的影响。实验结果表明封装后等离子体发生器的沿面闪络得到明显抑制。

中心式等离子体发生器的实际消融模型

根据电热化学炮中心喷射式等离子体发生器毛细管的实际消融结果 ,综合分析毛细管的消融过程 ,建立了比较符合实际情况的毛细管消融数学模型 ,为模拟等离子体的成形过程 ,特别是为工程设计应用 ,毛细管的结构强度分析 。

电流体动力等离子体发生器的仿真优化

目前电流体动力（EHD）等离子体发生器的能量转化效率还远不能满足实际应用的要求，等离子体发生器的性能优化因此成为研究中的核心问题。针对目前基于泊松方程解的仿真方法耗费机时长，某些参数不能精确测量的现状，提出了基于拉普拉斯方程解的等离子体发生器仿真计算方法，并验证了利用此方法进行EHD等离子体发生器初步性能优化的可行性。仿真结果表明，低电极宽度对等离子体发生器性能影响甚微，而电极间水平间距为1～1．5mm时，EHD等离子体发生器的性能最佳。此方法将为EHD等离子体发生器下一步的性能优化研究提供参考。

SPETC炮等离子体发生器自由喷射放电特性研究

从多个方面对固体工质电热化学 (SPETC)炮中等离子体发生器的自由喷射放电特性进行了研究。通过在不同毛细管几何参数、不同消融毛细管材料、不同PFN放电参数、不同脉冲叠加方式等条件下的百余次放电实验 ,结合数值分析 ,得出了在上述不同条件下 。

中心杆式等离子体发生器瞬态时变模型分析

中心杆式等离子体发生器(DRPG)为开口系统,建立了考虑膛内气相回流进入DRPG的瞬态时变模型来仿真DRPG工作过程。通过对比电流、电阻曲线,验证了模型的精确性。由瞬态时变模型仿真得到DRPG中等离子体温度、速度、密度和压力。根据DRPG中等离子体参数的变化,可将电爆炸后DRPG工作过程简化为稳定输出和振荡输出两个阶段。电爆炸后,DRPG处于稳定输出阶段,等离子体流入膛内;在振荡输出阶段,随着膛内压力的增加,存在等离子体流出DRPG或膛内气相回流进入DRPG的现象。回流入DRPG的气相与等离子体混合,使得等离子体温度下降,等离子体密度增加,DRPG等效电阻上升。

高压受限电弧等离子体发生器实验研究

电热化学发射中 ,等离子体发生器的放电是电能转化为热能的重要阶段。该文在自由喷射等离子体发生器实验装置上分别对不同毛细管几何参数、不同贮能水平以及不同毛细管材料等 3种情况进行了放电实验研究及分析 ,得出了负载效率、峰值电流。

双潘宁离子源等离子体发生器电源系统

针对强流双潘宁离子源等离子体发生器电源系统的特殊要求,介绍了灯丝电源和弧电源的组成及其作用,并对其主电路设计思路进行了相关的分析。离子源等离子体放电实验结果表明,该套等离子体电源系统达到了设计指标要求。

用于电流体动力气流控制的等离子体发生器

基于等离子体的电流体动力(EHD)气流控制技术具有良好的发展前景。笔者着重从介质阻挡放电等离子体的电流体动力特性和等离子体发生器的电气特性等方面,综述了此领域取得的研究进展,并指出从放电物理角度解释气流加速和改善等离子体发生器性能为当前研究中的难点和重点问题。最后介绍了等离子体发生器的建模与仿真。