大气压微波等离子体射流的电离机制及其助燃研究

论文摘要

等离子体又被称为物质的第四态,其由大量的正负离子、电子、自由基和活性基团等组成,具有良好动力学效应,可以应用于能源领域,因而等离子体的研究至关重要。对于等离子体而言,常用的放电产生等离子体方式有电火花放电、介质阻挡放电（DBD）、微波放电等。本文使用了2.45GHz的微波源,自制了四分之一波长谐振腔和石英管,在大气压下使用氩气产生等离子体射流,简称为大气压下微波氩气等离子体放电射流。本文从等离子体形貌与放电机制、等离子体参数诊断、等离子体助燃和等离子体仿真四个方面进行研究。其主要研究内容如下:（1）搭建并介绍实验平台,并对自制的谐振腔的参数进行详细地分析;通过控制微波源的输入功率和石英管的形状来生成不同的等离子体射流,并且使用高速像机拍摄其形成过程并对其做出分析。（2）使用酒杯型的十字石英管,通入甲烷观察等离子体射流的助燃效果;使用酒杯型的石英管,观察等离子体射流对空气的助燃效果,发现等离子体具有稳定火焰、降低火焰抬举高度和扩展燃烧极限的有益效果。（3）在普通石英管内加入镀锌铁丝发卡,生成锌等离子体射流,使用发射光谱法对锌等离子体的电子温度和电子密度进行测量。（4）对等离子体射流进行仿真,当等离子体电子密度大于1011cm-3时,石英管表面存在表面等离子体激元,并对其加热并维持等离子体射流做了仿真分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 课题的研究背景及意义
•   1.2 国内外研究状况
•     1.2.1 等离子体早期研究
•     1.2.2 等离子体助燃研究
•     1.2.3 等离子体射流的研究
•   1.3 等离子体中活性粒子研究和诊断
•     1.3.1 活性粒子研究
•     1.3.2 等离子体诊断
•   1.4 研究内容
•   1.5 本章小结
• 第二章 等离子体射流发生器电学特性分析
•   2.1 引言
•   2.2 实验平台
•     2.2.1 气体供给系统
•     2.2.2 等离子生成系统
•     2.2.3 测量系统
•   2.3 微波与谐振腔理论
•     2.3.1 微波基本理论
•     2.3.2 谐振腔理论分析
•   2.4 本章小结
• 第三章 微波等离子体射流与甲烷助燃研究
•   3.1 引言
•   3.2 流注放电和等离子体子弹
•   3.3 形貌研究
•     3.3.1 氩气等离子体射流
•     3.3.2 锌等离子体射流
•   3.4 等离子体参数诊断
•     3.4.1 光谱分析法原理
•     3.4.2 实验设备和原理
•   3.5 等离子体助燃研究
•     3.5.1 研究背景
•     3.5.2 甲烷助燃与空气助燃
•   3.6 本章小结
• 第四章 等离子体射流仿真
•   4.1 引言
•   4.2 有限元分析法
•   4.3 仿真建模
•   4.4 仿真结果分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 主要研究成果与总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 插图清单
• 表格清单
• 攻读硕士期间发表的论文、专利
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 涂一烺

导师: 陈兆权

关键词: 微波谐振腔,等离子体射流,助燃,等离子体诊断,表面波

来源: 安徽工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 安徽工业大学

分类号: O53

DOI: 10.27790/d.cnki.gahgy.2019.000603

总页数: 55

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