非平衡等離子體射流磁流體特性試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，能源短缺對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的束縛越來越突出，能源安全形勢令人擔(dān)憂，環(huán)境保護(hù)壓力凸顯。為了實(shí)現(xiàn)能源利用與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，能源的清潔利用越來越成為人們的共識。
　　 磁流體發(fā)電是將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的新型發(fā)電形式，與傳統(tǒng)的以燃燒化石燃料為主的火力發(fā)電生產(chǎn)相比，磁流體發(fā)電具有效率高、污染小的特點(diǎn)。然而，即便常規(guī)磁流體發(fā)電運(yùn)用添加種子在一定程度上降低了氣體電離溫度，但其發(fā)展仍然面臨高溫耐熱材料的難題。
　　

2、東南大學(xué)提出了通過非平衡外部電離的方式提高流體的導(dǎo)電率實(shí)現(xiàn)磁流體發(fā)電，本文針對非平衡態(tài)等離子體磁流體發(fā)電的概念，研究了非平衡態(tài)等離子體射流的磁流體特性，為今后的研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 第二章基于目前較為流行的毛細(xì)管介質(zhì)阻擋放電等離子體產(chǎn)生裝置，優(yōu)化設(shè)計了等離子體產(chǎn)生裝置及其測量系統(tǒng)。大氣壓射流等離子體中電子能量成比例分配予熱能及分子原子的電離和激發(fā)能。因此本章借助紅外CCD和高速CCD分別探討了輸入功率、氣體流量及電極距

3、離對熱能和相對電離度的影響。研究結(jié)果表明：
　　 輸入功率的提高使熱能與相對電離度同步增大，相對電離度隨輸入功率的增大呈線性增長；氣流流量越大則射流溫度越低，溫度場面積越小，表明熱能下降。而隨著氣體流量的提高相對電離度則緩慢增大，但是在管徑為4mm的實(shí)驗(yàn)中，增大并不明顯；電極距離較大時，單位時間內(nèi)通過放電區(qū)的氣體越多，氣體工質(zhì)總的相對電離度越高，不同電極距離相對電離度的最高差值位于25％-67％。尤其在高輸入功率、高氣體流量下，

4、較大電極距離表現(xiàn)出更高的相對電離度；輸入功率與氣體流量相隨增長能穩(wěn)定等離子體射流，且在氣體流速較高時，增大輸入功率促進(jìn)等離子體電離程度的效果更加明顯。
　　 第三章和第四章設(shè)計了以噴口直徑為28mm的縮放噴管等離子體發(fā)生器為主體的系統(tǒng)，并以射流在不同放電條件下圖像灰度值的變化為處理數(shù)據(jù)的依據(jù)，研究了輸入功率、氣體流量及電極距離對等離子體射流形態(tài)及相對電離度的影響。然后設(shè)計了研究等離子體射流放電特性的測量電路，考察了上述三種因素對

5、放電特性的影響，進(jìn)而估算了一些工況下的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率估算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果相符。并得出以下結(jié)論：
　　 非平衡等離子體射流的激發(fā)功率約為14w，射程可達(dá)到50mm左右，宏觀溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于37℃。射流由尖端放電產(chǎn)生繼而耦合DBD放電隨氣流方向向管外噴出，電子和離子密度在靠近電極軸心位置最高；輸入功率、氣體流量及電極距離的變化不僅改變了射流的密度、射程和顏色等物理特性，也影響了相對電離度、電導(dǎo)率。當(dāng)氣體流量降至6m3/h以下時，等離子