微波等離子體點(diǎn)火與助燃放電裝置的理論模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微波放電可以生成一種低溫非平衡等離子體，其通常具有活性強(qiáng)、電子密度大、電離度高以及工作壓強(qiáng)范圍廣等優(yōu)良性能，在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火與輔助燃燒領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。對(duì)于超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的眾多關(guān)鍵問題，燃燒室技術(shù)是其中難點(diǎn)之一。由于超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)即是燃燒室中氣流以超聲速流動(dòng)，因而在其中實(shí)現(xiàn)燃料的充分混合、可重復(fù)啟動(dòng)點(diǎn)火以及穩(wěn)定燃燒都十分困難。鑒于此，本文提出了將微波等離子體用于超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火助燃的設(shè)想，并開展了相關(guān)基礎(chǔ)研究工

2、作。
　　論文針對(duì)微波等離子體點(diǎn)火與輔助燃燒這一課題，從其工作機(jī)理的分析入手，對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的放電腔進(jìn)行了仿真模擬研究，并基于仿真優(yōu)化結(jié)果開展了微波放電等離子體點(diǎn)火與助燃的實(shí)驗(yàn)研究，最終對(duì)不同實(shí)驗(yàn)方案現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比分析，得出了相應(yīng)結(jié)論。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于微波等離子體點(diǎn)火與助燃技術(shù)的相關(guān)理論，論述了微波放電的基本特性，分析了微波等離子體發(fā)生器的工作原理，探究總結(jié)了微波等離子體點(diǎn)火與助燃的工作機(jī)理，介紹了相關(guān)的等

3、離子體重要診斷方法，為后續(xù)的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究工作奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)參考等離子體點(diǎn)火與助燃技術(shù)的國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀，基于微波等離子體的基本放電原理，搭建了一套微波等離子體點(diǎn)火與助燃的放電裝置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本組成包括:型號(hào)為MZY1500S的微波源（功率為0-1500 W連續(xù)可調(diào)）;微波頻率為2.45GHz;以氬氣為工質(zhì)氣體，應(yīng)用質(zhì)量流量控制器與氣體浮子流量計(jì)聯(lián)合調(diào)節(jié)氣體流量;微波依次經(jīng)由環(huán)形器、調(diào)諧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、三銷釘調(diào)節(jié)

4、器、BJ-26標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)以及漸變波導(dǎo)傳輸至等離子體放電腔。
　　(3)基于Ansoft HFSS三維高頻電磁場(chǎng)仿真軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的放電腔進(jìn)行了理論模擬研究。經(jīng)仿真計(jì)算得到了多種情況下的石英管以及矩形波導(dǎo)內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，通過對(duì)模擬結(jié)果的對(duì)比分析，完成了對(duì)放電腔內(nèi)影響放電效率關(guān)鍵因素的優(yōu)化工作。
　　(4)參考實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，基于微波等離子體點(diǎn)火與助燃的放電裝置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展了微波等離子體點(diǎn)火與助燃的相關(guān)放電實(shí)驗(yàn)研