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Effect of power supply parameters on discharge characteristics and sterilization efficiency of magnetically driven rotating gliding arc
1
作者 Shaohua QIN Meizhi WANG +2 位作者 Jun DU Lanlan NIE Jie PAN 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第9期61-68,共8页
Plasma sterilization is a new generation of high-tech sterilization method that is fast,safe,and pollution free.It is widely used in medical,food,and environmental protection fields.Home air sterilization is an emergi... Plasma sterilization is a new generation of high-tech sterilization method that is fast,safe,and pollution free.It is widely used in medical,food,and environmental protection fields.Home air sterilization is an emerging field of plasma application,which puts higher requirements on the miniaturization,operational stability,and operating cost of plasma device.In this study,a novel magnetically driven rotating gliding arc(MDRGA)discharge device was used to sterilize Lactobacillus fermentation.Compared with the traditional gas-driven gliding arc,this device has a simple structure and a more stable gliding arc.Simulation using COMSOL Multiphysics showed that adding permanent magnets can form a stable magnetic field,which is conducive to the formation of gliding arcs.Experiments on the discharge performance,ozone concentration,and sterilization effect were conducted using different power supply parameters.The results revealed that the MDRGA process can be divided into three stages:starting,gliding,and extinguishing.Appropriate voltage was the key factor for stable arc gliding,and both high and low voltages were not conducive to stable arc gliding and ozone production.In this experimental setup,the sterilization effect was the best at 6.6 kV.A high modulation duty ratio was beneficial for achieving stable arc gliding.However,when the duty ratio exceeded a certain value,the improvement in the sterilization effect was slow.Therefore,considering the sterilization effect and energy factors comprehensively,we chose 80%as the optimal modulation duty ratio for this experimental device. 展开更多
关键词 PLASMA magnetically driven rotating gliding arc STERILIZATION
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Characteristics of Atmospheric Pressure Rotating Gliding Arc Plasmas 被引量:2
2
作者 张浩 朱凤森 +3 位作者 屠昕 薄拯 岑可法 李晓东 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第5期473-477,共5页
In this work, a novel direct current (DC) atmospheric pressure rotating gliding arc (RGA) plasma reactor has been developed for plasma-assisted chemical reactions. The influence of the gas composition and the gas ... In this work, a novel direct current (DC) atmospheric pressure rotating gliding arc (RGA) plasma reactor has been developed for plasma-assisted chemical reactions. The influence of the gas composition and the gas flow rate on the arc dynamic behaviour and the formation of reactive species in the N2 and air gliding arc plasmas has been investigated by means of electrical signals, high speed photography, and optical emission spectroscopic diagnostics. Compared to conventional gliding arc reactors with knife-shaped electrodes which generally require a high flow rate (e.g., 10-20 L/min) to maintain a long arc length and reasonable plasma discharge zone, in this RGA system, a lower gas flow rate (e.g., 2 L/min) can also generate a larger effective plasma reaction zone with a longer arc length for chemical reactions. Two different motion patterns can be clearly observed in the N2 and air RGA plasmas. The time-resolved arc voltage signals show that three different arc dynamic modes, the arc restrike mode, takeover mode, and combined modes, can be clearly identified in the RGA plasmas. The occurrence of different motion and arc dynamic modes is strongly dependent on the composition of the working gas and gas flow rate. 展开更多
关键词 rotating gliding arc (rga gas flow rate optical emission spectroscopy motion behavior electrical characteristics
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Dynamic behavior of a rotating gliding arc plasma in nitrogen:effects of gas flow rate and operating current 被引量:1
3
作者 张浩 朱凤森 +1 位作者 李晓东 杜长明 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期42-47,共6页
The effects of feed gas flow rate and operating current on the electrical characteristics and dynamic behavior of a rotating gliding arc (RGA) plasma codriven by a magnetic field and tangential flow were investigate... The effects of feed gas flow rate and operating current on the electrical characteristics and dynamic behavior of a rotating gliding arc (RGA) plasma codriven by a magnetic field and tangential flow were investigated.The operating current has been shown to significantly affect the time-resolved voltage waveforms of the discharge,particularly at flow rate =21 min^-1.When the current was lower than 140 mA,sinusoidal waveforms with regular variation periods of 13.5-17.0 ms can be observed (flow rate =21 min^-1).The restrike mode characterized by serial sudden drops of voltage appeared under all studied conditions.Increasing the flow rate from 8 to 121 min^-1 (at the same current) led to a shift of arc rotation mode which would then result in a significant drop of discharge voltage (around 120-200 V).For a given flow rate,the reduction of current resulted in a nearly linear increase of voltage. 展开更多
关键词 rotating gliding arc (rga electrical characteristics gas flow rate operating current rotation mode
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Conversion of coalbed methane surrogate into hydrogen and graphene sheets using rotating gliding arc plasma
4
作者 Angjian WU Hang CHEN +8 位作者 Jiageng ZHENG Jian YANG Xiaodong LI Changming DU Zhiliang CHEN Aoni XU Jie QIU Yi XU Jianhua YAN 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第11期55-67,共13页
The use of atmospheric rotating gliding arc(RGA)plasma is proposed as a facile,scalable and catalyst-free approach to synthesizing hydrogen(H2)and graphene sheets from coalbed methane(CBM).CH4 is used as a CBM surroga... The use of atmospheric rotating gliding arc(RGA)plasma is proposed as a facile,scalable and catalyst-free approach to synthesizing hydrogen(H2)and graphene sheets from coalbed methane(CBM).CH4 is used as a CBM surrogate.Based on a previous investigation of discharge properties,product distribution and energy efficiency,the operating parameters such as CH4 concentration,applied voltage and gas flow rate can effectively affect the CH4 conversion rate,the selectivity of H2 and the properties of solid generated carbon.Nevertheless,the basic properties of RGA plasma and its role in CH4 conversion are scarcely mentioned.In the present work,a 3D RGA model,with a detailed nonequilibrium CH4/Ar plasma chemistry,is developed to validate the previous experiments on CBM conversion,aiming in particular at the distribution of H2 and other gas products.Our results demonstrate that the dynamics of RGA is derived from the joint effects of electron convection,electron migration and electron diffusion,and is prominently determined by the variation of the gas flow rate and applied voltage.Subsequently,a combined experimental and chemical kinetical simulation is performed to analyze the selectivity of gas products in an RGA reaction,taking into consideration the formation and loss pathways of crucial targeted substances(such as CH4,C2H2,H2 and H radicals)and corresponding contribution rates.Additionally,the effects of operating conditions on the properties of solid products are investigated by scanning electron microscopy(SEM)and Raman spectroscopy.The results show that increasing the applied voltage and decreasing CH4 concentration will change the solid carbon from its initial spherical structure into folded multilayer graphene sheets,while the size of the graphene sheets is slightly affected by the change in gas flow rate. 展开更多
关键词 coalbed METHANE HYDROGEN graphene SHEETS rotating gliding arc(rga) multi-physical field coupling plasma chemistry
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Experimental study of rotating gliding arc discharge plasma-assisted combustion in an aero-engine combustion chamber 被引量:10
5
作者 Liming HE Yi CHEN +3 位作者 Jun DENG Jianping LEI Li FEI Pengfei LIU 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第2期337-346,共10页
The combustion chamber is the core component of an aero-engine, and affects its reliability and security operation, even the performance of the aircraft. In this work, a Plasma-Assisted Combustion(PAC) test platform w... The combustion chamber is the core component of an aero-engine, and affects its reliability and security operation, even the performance of the aircraft. In this work, a Plasma-Assisted Combustion(PAC) test platform was developed to validate the feasibility of using PAC actuators to enhance annular combustor performance. Two plans of PAC(rotating gliding arc discharge plasma) were designed, Assisted Combustion from Primary Holes(ACPH) and Assisted Combustion from Dilution Holes(ACDH). Comparative experiments and analysis between conventional combustion and PAC were conducted to study the effects of ACPH and ACDH on the performances including average outlet temperature, combustion efficiency, pattern factor under four different excessive air coefficients(0.8, 1, 2, and 4), and lean blowout performance at different inlet airflow velocities. Experimental results show that the combustion efficiency is improved after PAC compared with that in normal conditions, and the combustion efficiency of ACPH increases2.45%, 1.49%, 1.04%, and 0.47%, while it increases 2.75%, 1.67%, 1.36%, and 0.36% under ACDH conditions. The uniformity of the outlet temperature field and the lean blowout performance are improved after PAC. Especially for ACPH, the widening of the lean blowout limit is8.3%, 12.4%, 12.8%, and 25% respectively when the inlet velocity ranges from 60 m/s to120 m/s. These results offer new perspectives for using PAC devices to enhance aero-engine combustors' performances. 展开更多
关键词 AERO-ENGINE Assisted COMBUSTION actuator COMBUSTION CHAMBERS Plasma-Assisted COMBUSTION rotating gliding arc discharge
原文传递
高气压下三维旋转滑动弧放电光谱特性分析
6
作者 张磊 张登成 +3 位作者 于锦禄 赵兵兵 徐哲霖 程伟达 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1571-1577,共7页
为探究气体压力对滑动弧放电稳定性的影响规律,在高气压放电实验平台上,开展了滑动弧放电光谱特性研究。利用发射光谱法对滑动弧放电过程中的激发态物质进行诊断,并对不同气体压力条件下滑动弧放电的电子密度、振动温度、转动温度进行... 为探究气体压力对滑动弧放电稳定性的影响规律,在高气压放电实验平台上,开展了滑动弧放电光谱特性研究。利用发射光谱法对滑动弧放电过程中的激发态物质进行诊断,并对不同气体压力条件下滑动弧放电的电子密度、振动温度、转动温度进行了计算。在滑动弧放电发射光谱中观测到氮气第二正带系N_(2)(C^(3)Π_(u)→B^(3)Π_(g))和氮气第一负带系N^(+)_(2)(B^(2)Σ^(+)_(u)→X^(2)Σ^(+)_(g))的发射谱线,随着气体压力升高,氮气第二正带系谱线发射强度增强,氮气第一负带系的发射强度变化幅度较小。当气体压力超过0.26 MPa之后,在滑动弧放电发射光谱中发现了氮气Gaydon s Green带系507.4 nm的发射谱线,其发射强度为3508.49 arb,随气体压力升高其谱线发射强度无明显变化。利用Stark展宽法对滑动弧放电过程中的电子密度进行了计算,得到电子密度在1023量级,并且随着气体压力的增加,滑动弧放电的电子密度呈线性增加。针对氮气分子第二正带系的5条谱线,采用玻尔兹曼图解法对滑动弧放电的振动温度进行计算,振动温度随气体压力的变化并非单调变化,在0.3 MPa之前振动温度变化幅度较小,气体压力超过0.3 MPa之后振动温度迅速增加。对氮气分子第一负带系390~391.6 nm处的发射谱线进行拟合计算滑动弧放电的转动温度,结果表明在0.24 MPa之前转动温度随气体压力升高变化幅度较大,气体压力超过0.24 MPa之后转动温度增长幅度变小。 展开更多
关键词 滑动弧等离子体 高气压放电 电子密度 振动温度 转动温度
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旋转滑动弧氩等离子体裂解甲烷制氢 被引量:15
7
作者 张浩 朱凤森 +3 位作者 李晓东 吴昂键 薄拯 岑可法 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期192-200,共9页
采用切向气流和磁场协同驱动的旋转滑动弧氩等离子体,先通过光谱分析法计算了其电子温度和电子密度,了解其物理特性,将其应用于甲烷裂解制氢,研究了进气流量和CH_4/Ar比对反应效果的影响。结果表明,该滑动弧系统电子温度为1.0-2.0 e V,... 采用切向气流和磁场协同驱动的旋转滑动弧氩等离子体,先通过光谱分析法计算了其电子温度和电子密度,了解其物理特性,将其应用于甲烷裂解制氢,研究了进气流量和CH_4/Ar比对反应效果的影响。结果表明,该滑动弧系统电子温度为1.0-2.0 e V,电子密度高达1015cm^(-3),是介于热与低温等离子体之间的一种等离子体形式,具有独特的物理特性,可以在达到较高反应效率的同时,保持较大的处理量;在CH_4裂解制氢实验中,CH_4转化率可达22.1%-70.2%,并随进气流量和CH_4/Ar比的增大均逐渐降低;H_2选择性为21.2%-61.2%,并随进气流量的增大先基本不变后有所增大,随CH_4/Ar比的增大逐渐降低;与应用于甲烷裂解的不同形式的低温等离子体对比(如微波、射频、介质阻挡放电等)可以发现,旋转滑动弧在获得较高甲烷转化率、较高H_2选择性和较低制氢能耗的同时,还可以保持较大的处理量,即进气流量可达6-20 L/min。 展开更多
关键词 旋转滑动弧 等离子体 光谱分析 甲烷裂解 氢气
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大气压交流旋转滑动弧的放电特性 被引量:10
8
作者 何立明 雷健平 +3 位作者 陈一 刘兴建 陈高成 曾昊 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期3061-3069,共9页
为研究气体流量和施加电压对旋转滑动弧放电的电信号与电弧运动规律的影响,采用3种不同几何结构的电极分别进行了大气压交流旋转滑动弧放电实验,并记录了其电信号和放电图像。结果表明:滑动弧放电过程中存在2种滑动放电模式,即稳定滑动... 为研究气体流量和施加电压对旋转滑动弧放电的电信号与电弧运动规律的影响,采用3种不同几何结构的电极分别进行了大气压交流旋转滑动弧放电实验,并记录了其电信号和放电图像。结果表明:滑动弧放电过程中存在2种滑动放电模式,即稳定滑动放电(A-G)和伴随击穿滑动放电(B-G),2者在电信号特征和电弧运动形态上存在明显不同,并受气体体积流量、施加电压等因素的影响;流场环境和施加的电压对电弧形态及发展过程影响显著,随着气体体积流量的增大,滑动弧放电由A-G模式向B-G模式发展;对于E-1型电极,当气体体积流量较大时(77 L/min),电弧滑动周期较小(9 ms),且出口截面电弧旋转速度较大(11 m/s);随着施加电压幅值的增大,电弧滑动放电模式由B-G模式向A-G模式发展,且出口截面电弧旋转速度增大。实验结果对于揭示大气压交流滑动弧放电机理具有参考价值。 展开更多
关键词 旋转滑动弧 非平衡等离子体 滑动弧放电 放电特性 滑动放电模式 电弧旋转速度
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交流旋转滑动弧的放电特性 被引量:12
9
作者 鲁娜 孙丹凤 +2 位作者 王冰 李杰 吴彦 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1930-1937,共8页
为研究交流旋转滑动弧的滑动模式、伏安特性和发光强度,对大气压交流驱动下的旋转滑动弧放电进行了电信号测量与图像采集。研究结果表明:旋转滑动弧在整个放电的过程中存在两种滑动模式,分别为击穿伴随滑动(B-G)模式和稳定滑动(A-G... 为研究交流旋转滑动弧的滑动模式、伏安特性和发光强度,对大气压交流驱动下的旋转滑动弧放电进行了电信号测量与图像采集。研究结果表明:旋转滑动弧在整个放电的过程中存在两种滑动模式,分别为击穿伴随滑动(B-G)模式和稳定滑动(A-G)模式,B-G模式的电流峰值在1~40 A之间变化,为安培量级,A-G模式的电流峰值在-900~900 mA之间变化,为毫安量级,并且电弧的滑动模式受电压与气流量的影响;交流旋转滑动弧放电过程中电弧从产生到熄灭满足交流电弧零休、燃弧、熄弧的整个物理过程,采用分段拟合的数学方法对伏安特性曲线进行描述,发现在放电的正半周期,电弧的零休阶段U与I满足阶跃函数特征;电弧稳定燃烧阶段中,电弧电流增加的过程U与I满足反比例函数特征;电弧电流减小的过程U与I满足一次函数特征。放电的负半周期U与I满足的数学函数特征与正半周期类似,但伏安特性曲线关于原点并不对称;电弧发光强度分布不均匀,最强的区域始终位于阴极电弧根部。 展开更多
关键词 交流旋转滑动弧 滑动模式 A-G模式 B-G模式 伏安特性 发光强度
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磁旋滑动弧促进甲烷部分氧化重整制氢 被引量:8
10
作者 朱凤森 张浩 +2 位作者 严建华 倪明江 李晓东 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1893-1900,共8页
与传统的甲烷催化制氢技术相比,低温等离子体技术具有能耗低、无需催化剂、启停迅速、可在常温常压下运行等优点,具有良好的应用前景。为此,研究了空气载气下磁旋滑动弧放电等离子体的物理特性,并开展了甲烷部分氧化重整制氢实验。结果... 与传统的甲烷催化制氢技术相比,低温等离子体技术具有能耗低、无需催化剂、启停迅速、可在常温常压下运行等优点,具有良好的应用前景。为此,研究了空气载气下磁旋滑动弧放电等离子体的物理特性,并开展了甲烷部分氧化重整制氢实验。结果表明:空气体积流量分别为2 L/min、8 L/min、16 L/min时,电弧均可稳定旋转,转速最高为111 r/s,且存在固定的放电周期;而与传统刀片滑动弧不同的是,磁旋滑动弧在2 L/min的体积流量下依然可以维持稳定的运行和较长的电弧长度,从而有利于反应的充分进行;电弧长度和直径对放电电压、电流、功率、电流密度、电场强度和电导率等参数有直接影响。在甲烷部分氧化重整制氢实验中,CH_4的转化率和H_2的选择性均随过量空气系数的增加而先升后降,CH_4的转化率最高可达100%,H_2的选择性最高为42.42%,效果远好于传统的刀片式滑动弧。此外,微富氧的环境有利于甲烷的完全转化。研究结果证明磁旋滑动弧能够促进甲烷部分氧化重整制氢。 展开更多
关键词 磁场驱动 旋转滑动弧 等离子体 物理特性 甲烷部分氧化 制氢
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旋转滑动弧促进甲烷干重整制取合成气 被引量:5
11
作者 张明 陈金海 +4 位作者 卫俊杰 张浩 吴昂键 薄拯 李晓东 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期348-355,共8页
实验考察了常温常压下,利用旋转滑动弧等离子体促进CH4-CO2重整制取合成气的效果,分析了放电电压、CH4体积分数和供气流量等参数对反应物转化率、产物选择性和经济效益等的影响.实验发现,CH4体积分数增加,会使CH4转化率升高,CO2转化率... 实验考察了常温常压下,利用旋转滑动弧等离子体促进CH4-CO2重整制取合成气的效果,分析了放电电压、CH4体积分数和供气流量等参数对反应物转化率、产物选择性和经济效益等的影响.实验发现,CH4体积分数增加,会使CH4转化率升高,CO2转化率先增后减.流量增加,会使CH4、CO2转化率整体呈下降趋势.流量为12,L/min时,CH4、CO2最高转化率分别为43.78%、42.66%,H2、CO最高选择性分别为44.20%、32.48%,H2/CO体积比范围为0-1.56.单位摩尔量合成气所需电耗最低为195.06,kJ/mol,能量转化效率最高为46.535%. 展开更多
关键词 旋转滑动弧 等离子体 甲烷干重整 合成气
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三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性实验 被引量:7
12
作者 何立明 张达 +5 位作者 陈一 雷健平 张磊 张圣武 朱春昶 杨兴魁 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2017年第4期1-6,共6页
为研究不同射流流量和放电电压下三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性规律,对3种不同几何结构的电极,在大气压下进行了交流滑动弧放电等离子体的光谱信号测量。结果表明:当流量和电压越大时,三维旋转滑动弧放电等离子体的振动... 为研究不同射流流量和放电电压下三维旋转滑动弧等离子体助燃激励器的光谱特性规律,对3种不同几何结构的电极,在大气压下进行了交流滑动弧放电等离子体的光谱信号测量。结果表明:当流量和电压越大时,三维旋转滑动弧放电等离子体的振动温度越高,即振动激发强度越强。同时,比较A、B、C 3种滑动弧放电等离子体电极结构的光谱特性后发现,A型电极在滑动弧放电过程中产生的等离子体的振动温度最高,最有利于激发产生等离子体。综合考虑以上几种因素发现,流量对振动温度的影响最为明显,流量越大,OH、O2和O等粒子的相对发射强度也越强。例如,在U0=120V下,当Q=40g/min时O的平均相对发射强度约为1 800a.u.unit,当流量增大到Q=100g/min时,O的平均相对发射强度为2 800a.u.unit。 展开更多
关键词 三维旋转滑动弧等离子体 助燃激励器 光谱特性 振动温度
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高气压下交流旋转滑动弧放电特性实验研究 被引量:5
13
作者 张磊 于锦禄 +5 位作者 赵兵兵 陈朝 蒋永健 胡长淮 程惠能 郭昊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期268-280,共13页
本文针对恶劣条件下滑动弧等离子体放电稳定性问题,搭建了高气压交流旋转滑动弧放电实验系统,开展了高气压下交流旋转滑动弧放电特性实验,并对其放电特性、电弧运动特性、光谱特性进行了分析.研究结果表明:随着介质气体压力的升高,滑动... 本文针对恶劣条件下滑动弧等离子体放电稳定性问题,搭建了高气压交流旋转滑动弧放电实验系统,开展了高气压下交流旋转滑动弧放电特性实验,并对其放电特性、电弧运动特性、光谱特性进行了分析.研究结果表明:随着介质气体压力的升高,滑动弧放电的电压、电流、能量均呈现增大趋势,当介质气体压力升高到0.52 MPa时,滑动弧放电的能量从常压下的84.74 J增大到147.13 J;且随着介质气体压力的升高,电弧的击穿频率并不是单调变化,而是在0.2 MPa时达到最大为26.55 kHz;高气压下电弧运动过程中会出现“弧道骤变”现象;随着介质气体压力的升高,滑动弧放电的整体光谱发射强度呈现变强趋势;通过两谱线法对滑动弧放电的电子激发温度进行了计算,常压下滑动弧放电的电子激发温度为0.8153 eV,随着介质气体压力的升高,电子激发温度呈现升高趋势,当介质气体压力达到0.4 MPa时,滑动弧放电的电子激发温度升高至5.3165 eV. 展开更多
关键词 滑动弧等离子体 高气压放电 电子激发温度 击穿频率
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旋转滑动弧等离子体对稀燃旋流火焰影响的实验研究
14
作者 王金华 琚荣源 +2 位作者 蔡骁 张玮杰 黄佐华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2732-2740,共9页
等离子体助燃技术被认为是非常有前景的燃烧调控技术,具备显著增强极端条件下的点火和火焰稳定燃烧性能的潜力.滑动弧放电等离子体具有能量强、电弧作用范围广以及适用于高压等优点,文章实验研究了三维旋转滑动弧放电等离子体对稀燃预... 等离子体助燃技术被认为是非常有前景的燃烧调控技术,具备显著增强极端条件下的点火和火焰稳定燃烧性能的潜力.滑动弧放电等离子体具有能量强、电弧作用范围广以及适用于高压等优点,文章实验研究了三维旋转滑动弧放电等离子体对稀燃预混钝体旋流甲烷/空气火焰的影响规律.研究了等离子体的特性,包括电学特性、运动特性、光学特性以及温升效应.利用OH-PLIF得到了旋流火焰结构以及火焰结构转变过程,并且研究了等离子体对稀燃吹熄极限的拓展作用.最后利用气体排放仪测量了燃烧室出口处旋流火焰污染物NO_(x)排放.结果表明旋转滑动弧放电能够产生大量的活性自由基,可以增强燃烧中的化学链式反应,另外整体热效应比较弱,主要体现为局部加热作用,放电特性与空气流量和施加电压密切相关.旋转滑动弧能够提高火焰稳定性并且有效拓展吹熄极限,这主要是因为旋转滑动弧放电可以作为点火源和火焰稳定器,能够点燃混合气并且形成外回流区火焰,使得火焰根部更加稳定.对于旋转滑动弧放电等离子体对旋流火焰污染物排放的影响,研究发现等离子体放电能够增加NO_(x)排放,NO的形成来源于等离子体放电,燃料的加入使得NO的含量低于空气中放电时NO的含量.旋转滑动弧放电导致NO的排放最少增加65%,且NO的排放随着当量比降低而降低. 展开更多
关键词 旋转滑动弧 稀燃 放电特性 火焰结构 排放特性
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大气压交流旋转滑动弧放电及其应用于促进甲烷干重整 被引量:9
15
作者 王赛 鲁娜 +3 位作者 商克峰 姜楠 李杰 吴彦 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1451-1460,共10页
旋转滑动弧放电等离子体具有较高的能量密度和良好的化学选择性,在甲烷干重整方面有良好的应用前景。实验分析了大气压切向气流驱动的交流旋转滑动弧放电特性,并进行了甲烷干重整研究。交流旋转滑动弧放电过程中根据电流信号特征的不同... 旋转滑动弧放电等离子体具有较高的能量密度和良好的化学选择性,在甲烷干重整方面有良好的应用前景。实验分析了大气压切向气流驱动的交流旋转滑动弧放电特性,并进行了甲烷干重整研究。交流旋转滑动弧放电过程中根据电流信号特征的不同分为击穿伴随滑动(B-G)模式和稳定滑动(A-G)模式;对电信号进行快速傅立叶变换(FFT)发现B-G模式下电流电压波形失真严重,且功率小于A-G模式;随着电弧的稳定滑动,电压升高,滑动弧消耗的功率持续增大。在甲烷干重整实验中,重整效果受到CH4含量、放电电压以及气体体积流量的影响;当CH4体积分数提高到40%时,甲烷干重整效果的能量效率达到3.58 mmol/kJ;增大电压可以提高反应物转化率,但能量效率有所下降;提高气体体积流量会降低反应物的停留时间,抑制甲烷干重整的效果。 展开更多
关键词 等离子体 交流 旋转滑动弧 放电特性 甲烷干重整
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旋转滑动弧等离子体固氮的物理特性 被引量:5
16
作者 陈航 吴昂键 +2 位作者 郑佳庚 李晓东 严建华 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1558-1565,共8页
采用旋转滑动弧等离子体(RGA)进行固氮实验研究.为了考察在N_(2)/O_(2)气氛下放电的物理特性,利用光谱仪、高速摄影仪、示波器等进行研究,考察放电参数、气体体积流量对于氮气的振动温度、氮气的转动温度和电弧特性的影响,以及以上因素... 采用旋转滑动弧等离子体(RGA)进行固氮实验研究.为了考察在N_(2)/O_(2)气氛下放电的物理特性,利用光谱仪、高速摄影仪、示波器等进行研究,考察放电参数、气体体积流量对于氮气的振动温度、氮气的转动温度和电弧特性的影响,以及以上因素对于RGA固氮效果的综合影响.实验结果表明,放电过程可以生产大量NO_(x)气体,通过光谱检测可以清晰观测到NO的γ带系、氮气第二正带系和氮气离子第一负带系.增加放电的氧气体积分数,氮气的振动温度将升高,并伴随着固氮产出的提高;在一定范围内(10%~40%),氧气体积分数提升在提升固氮效果的同时,对放电稳定性有不利影响.综合分析表明,接近空气的放电气氛(氧气体积分数为20%)或直接采用空气放电,能够实现旋转滑动弧等离子体放电固氮的最佳效果. 展开更多
关键词 旋转滑动弧 等离子体 固氮 光谱分析 高速摄影
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环境压力对滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响研究 被引量:7
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作者 费力 张磊 +3 位作者 何立明 陈一 朱春昶 赵兵兵 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期127-134,共8页
在航空发动机上运用等离子体助燃技术能够有效减少燃烧化学反应所需的活化能,提高燃烧效率。为了将该项技术真正应用到航空发动机燃烧室,搭建了三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器放电特性的实验平台,采用实验与理论分析相结合的方法... 在航空发动机上运用等离子体助燃技术能够有效减少燃烧化学反应所需的活化能,提高燃烧效率。为了将该项技术真正应用到航空发动机燃烧室,搭建了三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器放电特性的实验平台,采用实验与理论分析相结合的方法,探索环境压力对三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响。结果表明,在三维旋转滑动弧放电过程中,电弧在击穿伴随滑动模式(B-GI)和稳定电弧滑动模式(A-G)之间还存在一种过渡模式(B-GII),同时具有以上两种模式特征。环境压力对电弧滑动模式影响显著,当压力小于1bar(1bar=0.1MPa)时,电弧滑动模式随气压升高逐渐从B-GI模式发展为A-G模式。与此同时,随着环境压力的增大,电弧击穿电压和峰—峰值电压也随之增大,但由于放电过程中的电弧滑动模式转换,击穿电压在0.5~0.7bar范围附近会有小幅度的减小。 展开更多
关键词 三维旋转滑动弧 电弧滑动模式 环境压力 放电特性
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燃烧室头部激励的等离子体强化燃烧特性实验研究 被引量:9
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作者 胡长淮 何立明 +3 位作者 陈一 张磊 费力 赵志宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2762-2771,共10页
等离子体助燃是一种新型的强化燃烧技术。因此本文创新性地研制了基于旋转滑动弧等离子体的强化燃烧头部,建立了航空发动机三头部燃烧室实验件的等离子体助燃实验平台,验证了该等离子体强化燃烧技术应用于型号发动机燃烧室的可行性。实... 等离子体助燃是一种新型的强化燃烧技术。因此本文创新性地研制了基于旋转滑动弧等离子体的强化燃烧头部,建立了航空发动机三头部燃烧室实验件的等离子体助燃实验平台,验证了该等离子体强化燃烧技术应用于型号发动机燃烧室的可行性。实验研究等离子体助燃在不同余气系数和不同输入电压条件下对平均出口温度、燃烧效率、温度分布系数以及熄火边界的影响。实验结果表明,与正常燃烧相比,施加等离子体助燃后的燃烧效率有明显的提高,在输入电压U_(0)=240V,余气系数α=0.8的工况下,等离子体助燃的燃烧效率提高3.24%。实施等离子体助燃后,燃烧室出口温度分布场分布得到明显的改善,在α=0.8的富油工况下,出口温度分布系数减少39.8%。等离子体助燃输入电压越高,熄火边界扩展程度越明显,相比于正常工况条件下,施加等离子体助燃后,输入电压为240V时的熄火边界扩宽了7.34%。 展开更多
关键词 航空发动机 燃烧室 等离子体助燃 强化燃烧头部 旋转滑动弧放电
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基于等离子体的新型燃烧室头部工作特性实验研究 被引量:3
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作者 陈朝 于锦禄 +3 位作者 张磊 蒋陆昀 蒋永健 胡雅骥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2766-2773,共8页
目前战斗机和无人机的航空发动机均面临着高空点火性能不足的困难,急需解决该问题以提高发动机性能。设计了一种基于三维旋转滑动弧的航空发动机新型燃烧室头部,该头部可以在保持原有燃烧室结构不变的基础上,实现对燃烧室的点火和助燃... 目前战斗机和无人机的航空发动机均面临着高空点火性能不足的困难,急需解决该问题以提高发动机性能。设计了一种基于三维旋转滑动弧的航空发动机新型燃烧室头部,该头部可以在保持原有燃烧室结构不变的基础上,实现对燃烧室的点火和助燃。进行了新型燃烧室头部的放电特性实验,分析了稳定电弧滑动(A-G)模式和击穿伴随滑动(B-G)模式两种放电模式的特点。探究了两种放电模式对振动温度的影响,以及空气流量和电压对OH,O2,O3,NO四种粒子光谱发射强度的影响。结果表明,B-G模式电弧的放电功率更大,达到84W,放电模式对振动温度的影响取决于空气流量和电压的变化,而光谱发射强度则是A-G模式大于B-G模式。 展开更多
关键词 三维旋转滑动弧 等离子体 燃烧室头部 放电模式 光谱特性 振动温度
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旋转滑动弧降解垃圾气化焦油组分中的萘 被引量:2
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作者 颜欣 李晓东 +2 位作者 朱凤森 孔相植 严建华 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期1174-1180,共7页
采用新型磁场和气流协同驱动旋转滑动弧等离子体,选取萘作为垃圾气化焦油模拟组分,在氮气气氛下开展了焦油裂解初步实验研究。重点考察了进样浓度、进气流量和预热温度对萘裂解效果及气体产物的影响;此外,采用气相色谱质谱联用仪(GC/MS... 采用新型磁场和气流协同驱动旋转滑动弧等离子体,选取萘作为垃圾气化焦油模拟组分,在氮气气氛下开展了焦油裂解初步实验研究。重点考察了进样浓度、进气流量和预热温度对萘裂解效果及气体产物的影响;此外,采用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)对液体副产物进行了表征。结果表明,当进气流量恒定时,随着进样浓度的提高,萘的降解率先升后降,在萘浓度为6mg/L时降解率达到最大值88.3%;随着进气流量从2L/min增加到12L/min,萘的降解率持续下降,由92.1%降至82.5%;提高预热温度可促进萘的降解。实验产生的主要气体产物为H_2和C_2H_2,其选择性与萘的降解率变化趋势基本一致,最高分别为44.0%和13.7%;液体副产物主要有苯乙炔、茚、苊烯等,其GC/MS峰面积比萘低2~3个数量级;在此基础上,对滑动弧反应区域中萘的降解路径及机理进行了初步探讨与分析。 展开更多
关键词 旋转滑动弧 等离子体 生活垃圾气化 焦油降解
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