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甲烷DBD燃烧强化中CH光谱测量及其燃烧仿真研究

作　者: 丁玉柱
导　师: 夏胜国
学　校: 华中科技大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 非平衡等离子体介质阻挡放电燃料强化甲烷光谱数值仿真
分类号: O623.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

非平衡等离子体燃烧强化是指将燃料或燃料/空气混合气经过放电区域,利用放电产生的非平衡等离子体的化学活性,改善燃料的点火性能,提高稳定性、燃烧速度以及燃烧极限的一种新技术,是介质阻挡放电的一个新应用,在超音速燃烧和稀薄燃烧等领域有着潜在的应用前景。关于这方面的研究近几年才开始在国外见诸报导,对其燃烧效果和强化机制还处于实验探索阶段,需要做的研究工作还有很多。本文首先利用同轴介质阻挡放电结构对甲烷以及甲烷/空气混合气进行放电,研究了介质阻挡放电特性,用光谱仪测量了甲烷DBD放电时的光谱。实验表明在放电区域内产生了CH、H粒子,CH光谱强度随放电电压、频率、放电区长度的增加而增强,分析了这种现象出现的原因。同时实验表明N2对甲烷DBD放电中的CH光谱强度增加有影响。然后将处理后的燃料与空气混合、燃烧,分析了DBD放电对燃烧火焰光谱及形态的影响。分析了燃烧火焰根部和中部内光谱以及火焰形态的变化趋势,总结了放电频率、电压、混合方式等对甲烷燃烧的影响规律。根据实验结果,我们认为:CH、H可能是导致甲烷燃烧火焰变化的一个原因。为验证CH、H对甲烷燃烧火焰产生的影响,在Fluent里进行了CH、H对甲烷燃烧火焰影响的仿真计算。仿真结果表明,CH、H可使燃烧火焰内OH粒子浓度增加,且OH向喷嘴靠拢;燃烧火焰随CH、H粒子浓度增加向喷嘴靠近,并随H浓度增加可能产生回火现象。这些变化趋势跟实验中CH、H与燃烧火焰的变化趋势是相同的,证明了CH、H是甲烷燃烧火焰变化的一个原因。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-23
  1.1 非平衡等离子体燃烧强化  8-10
  1.2 燃烧  10-12
  1.3 气体放电  12-14
  1.4 国内外研究现状  14-21
  1.5 本文研究的主要内容  21-22
  1.6 本文的组织结构  22-23
2 DBD 放电实验装置及光谱测量  23-28
  2.1 DBD 放电实验装置  23-24
  2.2 实验参数  24-26
  2.3 光谱测量  26-28
3 实验结果与分析  28-57
  3.1 甲烷放电特性和燃烧形态  28-30
  3.2 放电光谱测量  30-40
  3.3 火焰光谱测量  40-49
  3.4 分析与讨论  49-55
  3.5 本章小结  55-57
4 CH、H 对甲烷燃烧影响的仿真  57-67
  4.1 模型建立  57-59
  4.2 CH 对甲烷燃烧的影响  59-62
  4.3 H 对甲烷燃烧的影响  62-65
  4.4 本章小结  65-67
5 结语  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73

甲烷DBD燃烧强化中CH光谱测量及其燃烧仿真研究

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