本文關(guān)鍵詞：非平衡等離子體的產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)燃燒影響的研究

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【摘要】：近年稀薄燃燒技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用,稀薄燃燒的優(yōu)勢(shì)在于能夠提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低污染物排放。缺點(diǎn)在于隨著空燃比提升,對(duì)于點(diǎn)火能量的要求更高,同時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣纫矔?huì)降低。針對(duì)這兩方面,對(duì)內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火和燃燒過程引入非平衡等離子體,利用其電子和自由基的高活性促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 本文利用納秒脈沖放電產(chǎn)生非平衡等離子體,借助EEDF模型計(jì)算得出甲烷-空氣中約化場(chǎng)強(qiáng)對(duì)電子能量分布的影響,結(jié)合反應(yīng)路徑進(jìn)一步得到約化場(chǎng)強(qiáng)與放電能量沉積方向的相關(guān)性。對(duì)空氣放電動(dòng)力學(xué)與甲烷碰撞、電離的反應(yīng)進(jìn)行耦合形成混合氣放電機(jī)理。運(yùn)用等離子體求解器ZDPlasKin完成了放電過程的數(shù)值計(jì)算,研究了約化場(chǎng)強(qiáng)和脈沖重復(fù)頻率對(duì)CH3、OH、O3、O及CH20這五種粒子數(shù)密度的影響。運(yùn)用多區(qū)模型CHEMKIN解決燃燒過程的化學(xué)氣相動(dòng)力學(xué)問題,分別研究甲烷自點(diǎn)火與加入自由基后的燃燒過程,以點(diǎn)火延遲時(shí)間、熱量釋放速率、燃燒后未燃HC等作為參考,研究非平衡等離子體對(duì)點(diǎn)火和燃燒過程的影響。 主要結(jié)論：(1)約化場(chǎng)強(qiáng)在200～400Td之間時(shí),沉積到激發(fā)N2和離解02的能量占放電能量比例達(dá)到最大；(2)CH3、H和O在脈沖放電時(shí)產(chǎn)生后快速消耗,為CH2O、OH、O3的積累起過渡作用,約化場(chǎng)強(qiáng)大致與自由基的數(shù)量密度呈正相關(guān)；(3)非平衡等離子體能降低甲烷的點(diǎn)火延遲時(shí)間、縮短燃燒所需時(shí)間、降低燃燒產(chǎn)物中未燃HC含量。
【關(guān)鍵詞】：非平衡等離子體 納秒脈沖放電 甲烷 燃燒
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插圖清單12-13
• 表格清單13-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 非平衡等離子體的概念14-15
• 1.3 非平衡等離子體的產(chǎn)生方式15-18
• 1.3.1 介質(zhì)阻擋放電16-17
• 1.3.2 微波放電17
• 1.3.3 高壓納秒脈沖放電17-18
• 1.4 非平衡等離子體助燃的當(dāng)前研究進(jìn)展18-21
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 放電過程電子能量分布及沉積方向22-33
• 2.1 放電過程模擬計(jì)算的機(jī)理22-23
• 2.2 電子能量區(qū)間對(duì)應(yīng)的激發(fā)方式23-25
• 2.3 約化場(chǎng)強(qiáng)對(duì)電子能量分布的影響25-32
• 2.3.1 EEDF計(jì)算模型介紹26-28
• 2.3.2 電子密度計(jì)算28-29
• 2.3.3 EEDF計(jì)算結(jié)果29-32
• 本章小結(jié)32-33
• 第三章 放電參數(shù)對(duì)產(chǎn)生自由基的影響33-43
• 3.1 放電動(dòng)力學(xué)模型33-34
• 3.2 放電過程的中間產(chǎn)物34-37
• 3.2.1 激發(fā)態(tài)氮分子34-36
• 3.2.2 CH_3與H原子36-37
• 3.3 放電參數(shù)對(duì)自由基的影響37-42
• 3.3.1 約化場(chǎng)強(qiáng)對(duì)于自由基濃度的影響38-40
• 3.3.2 脈沖頻率對(duì)于自由基濃度的影響40-42
• 本章小結(jié)42-43
• 第四章 非平衡等離子體對(duì)甲烷的助燃研究43-53
• 4.1 燃燒過程的化學(xué)氣相動(dòng)力學(xué)模型43-45
• 4.2 自由基的加入對(duì)于點(diǎn)火延遲的影響45-49
• 4.3 稀燃條件下非平衡等離子體的助燃作用49-52
• 本章小結(jié)52-53
• 第五章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與搭建53-63
• 5.1 定容燃燒彈結(jié)構(gòu)54
• 5.2 加熱裝置54-55
• 5.3 石英玻璃55-56
• 5.4 密封問題的處理56-57
• 5.5 點(diǎn)火電極57-59
• 5.6 高壓納秒脈沖電源59-62
• 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 許家雨;章程;邵濤;段立偉;任成燕;嚴(yán)萍;;大氣壓空氣中尖-尖間隙60kHz高壓放電實(shí)驗(yàn)研究[J];高電壓技術(shù);2012年07期

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本文編號(hào)：533500