等離子體助燃CH4燃料的數(shù)值模擬和實驗研究.pdf

1、等離子體助燃技術(shù)興起于軍用航空領域，并逐步應用于能源、汽車、環(huán)保等領域，成為一個極具發(fā)展?jié)摿Φ膶W科，引起了越來越多的國內(nèi)外研究團隊的關(guān)注。等離子體助燃技術(shù)的研究難點在于，等離子體助燃過程涵蓋了量子力學、燃燒學、化學反應動力學和電磁學等學科，其中發(fā)生的物理、化學過程的時間尺度差異巨大而且相互耦合。本文采取模擬計算和實驗測量相結(jié)合的方法，以等離子體助燃過程中的電子和典型的非電子組分為研究對象，探索分析其對燃燒的強化作用。
　　電子能量

2、分布函數(shù)是建立等離子體助燃模型的必要條件，本文求解了Boltzmann方程，得到了助燃等離子體準確的電子能量分布，與經(jīng)典的電子能量分布函數(shù)比較發(fā)現(xiàn)，Druyvesteyn分布可以代替Boltzmann方程的求解結(jié)果，這對于模型的簡化具有十分重要的意義。
　　本文運用有限元方法求解了一維等離子體助燃模型，獲得了電子密度、電子能量、電子及離子的遷移運動引起的電勢及電場強度的分布，同時，從化學反應動力學和等離子體熱效應的角度，分析了典型

3、基團對CH4燃燒的強化作用，結(jié)果表明，等離子體的存在不僅豐富了O的來源途徑，而且提高了O的生成速率，因此能夠顯著縮短點火延遲時間。等離子體中大量的O和N為氮氧化物的生成提供了極大的便利，等離子體的熱效應主要源于氮氧化物的生成熱。
　　搭建了等離子體助燃平臺，對等離子體助燃火焰進行了火焰形態(tài)、火焰溫度、V-A特性和發(fā)射光譜的測量。通過鞘層分析得出了影響探針電流的因素，依據(jù)V-A特性曲線及其它相關(guān)參數(shù)，估算了等離子體助燃火焰的電子密度