交流驱动低温等离子体点火起爆研究

发布时间：2017-10-14 21:25

  本文关键词：交流驱动低温等离子体点火起爆研究

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【摘要】：脉冲爆震发动机(PDE)是未来新型的动力装置,缩短缓燃向爆震转捩过程(DDT)是关键技术。PDE主要点火方式为火花塞、纳秒脉冲放电等,交流驱动低温等离子体点火应用于PDE无相关报道。为充分了解交流驱动低温等离子体点火器放电区对点火起爆的影响,以丙烷为燃料,空气和纯氧为氧化剂。考虑详细的化学反应动力学机理,采用Fluent软件,将放电区等效为高温高压燃气火核,开展了如下工作:1、对不同放电区长度结构进行点火起爆模拟。结果显示,将放电区等效为高温高压火核可行,能够得到完整点火起爆过程;放电区长,初始火焰发展快、DDT时间大幅缩短,爆震波峰值压力基本不变。2、对不同低压电极孔数和孔径结构进行点火起爆模拟。结果显示,孔数多、孔径大,初始燃气火核压力和温度下降快、初始火焰发展慢、DDT时间大幅增加;对多循环工作的PDE,需合理设置低压电极孔数和孔径,以获得良好的点火起爆特性。3、对不同燃气火核压力结构进行点火起爆模拟。结果显示,总体来看,放电区压力大,初始火焰发展快,DDT距离增加,DDT时间大幅度缩短;在常压到0.2MPa之间,高温初始火焰发展程度、DDT距离和时间先减小后增大;数值模拟时,将放电区火核压力设为0.1MPa附近更接近真实结果。本文对交流驱动低温等离子体点火器应用于点火起爆进行了数值模拟。研究了放电区长度、低压电极孔、燃气火核压力对点火起爆过程的影响,具有一定的参考价值。
【关键词】：交流驱动低温等离子体 点火起爆 爆震波 FLUENT 数值模拟
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V231.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 选题背景和意义10-11
• 1.2 研究现状11-17
• 1.2.1 纳秒脉冲等离子体点火研究现状11-14
• 1.2.2 交流驱动低温等离子体点火研究现状14-15
• 1.2.3 点火起爆数值模拟研究现状15-17
• 1.3 交流驱动低温等离子体点火器简介17-19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 第2章 低温等离子体放电区长度对点火起爆的影响20-32
• 2.1 物理与数值模型20-21
• 2.1.1 物理模型20-21
• 2.1.2 数值模型21
• 2.2 计算方法21-22
• 2.3 控制方程22
• 2.4 网格划分22-24
• 2.5 边界和初始条件24
• 2.6 结果和分析24-30
• 2.6.1 不同放电区长度点火起爆过程对比24-29
• 2.6.2 DDT距离和时间29-30
• 2.6.3 监测点的压力和时间对比分析30
• 2.7 本章小结30-32
• 第3章 低温等离子体低压电极孔对点火起爆的影响32-40
• 3.1 数值模拟设置32-33
• 3.2 结果和分析33-39
• 3.2.1 不同低压电极孔结构点火起爆过程对比分析33-37
• 3.2.2 监测点处压力和时间对比分析37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 低温等离子体放电区压力对点火起爆影响40-49
• 4.1 数值模拟设置40-41
• 4.2 结果和分析41-48
• 4.2.1 放电区压力对初始火焰的影响42-43
• 4.2.2 数值验证及爆震判定43-44
• 4.2.3 放电区压力对DDT距离和时间的影响44-46
• 4.2.4 实验对比46-48
• 4.3 本章小结：48-49
• 第5章 总结与展望49-50
• 5.1 本文主要研究成果49
• 5.2 本文的创新点49
• 5.3 未来研究展望49-50
• 参考文献50-54
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单54
• 读研期间所获奖励54-55
• 致谢55

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本文编号：1033273