《瞬時冷電漿點火觸發爆震機理研究》是依託北京大學，由鄭殿峰擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：瞬時冷電漿點火觸發爆震機理研究
- 項目負責人：鄭殿峰
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
點火起爆方式影響脈衝爆震發動機（PDE）爆震特性和工作頻率，是PDE的關鍵技術之一。在PDE頭部用火花塞點火，屬於小體積點火。為縮短緩燃向爆震轉捩（DDT）的距離和時間，快速實現大體積點火和觸發爆震，成為PDE發展的關鍵，而採用冷電漿點火起爆方式將是有效途徑。目前，國內冷電漿電源為手動調節，不適合PDE點火起爆要求，冷電漿點火器研究是空白。本項目先要試製微秒級瞬時放電的冷電漿電源，以滿足PDE點火起爆要求；研究冷電漿點火器的結構與放電及離子特性；通過氣相單次爆震實驗，研究冷電漿點火起爆機理，DDT過程火焰離子成分和發展圖像，開展冷電漿點火與火花塞點火DDT過程機理對比；研究液體燃料多循環PDE冷電漿點火起爆機理與特性；並進行冷電漿點火起爆的數值模擬研究。本項目在國內首次開展冷電漿點火起爆的機理和實驗研究，對PDE具有潛在的工程套用價值。
結題摘要
點火起爆方式是PDE的關鍵技術之一。為快速實現大體積點火和觸發爆震，國外主要採用納秒脈衝放電用於PDE點火起爆。而連續交流驅動低溫電漿主要用於點火和助燃，沒有用於PDE點火的報導，為此，必須按一定頻率周期性產生低溫電漿。 主要內容是，試製微秒級瞬時放電的交流驅動低溫電漿系統；研究低溫電漿點火器的結構與放電特性；研究低溫電漿點火起爆機理；開展低溫電漿與火花塞點火DDT過程機理對比，DDT過程火焰發展圖像；研究多循環PDE低溫電漿點火起爆特性；低溫電漿點火起爆的數值模擬。 重要結果是，國內外首次實現按一定頻率周期性產生低溫電漿，點火器採用介質阻擋放電，同軸結構。放電參數可調，單脈衝放電時間為0.1-2000ms，放電頻率為0.1-500Hz，放電能量0.2J左右；低溫電漿成功點火起爆氣體燃料；建立結構相同的雙爆震管實驗系統，通過同步控制器，同時觸發不同點火器和測量爆震參數。低溫電漿火焰傳播時間比火花塞縮短1/2倍，大大提高了爆震波峰值壓力和火焰傳播速度；建立雙方管爆震系統，高速攝影測量火焰發展圖像，低溫等離子點火比火花塞和雷射加快火焰發展近一倍，而火花塞和雷射屬小體積點火，點火起爆性能接近；低溫電漿成功套用於PDE點火，採用乙烯及正庚烷燃料，點火爆震頻率5-20Hz；利用FLUENT，點火區等效為高溫高壓火核進行點火起爆數值模擬，結果表明微量活性基團、放電區長度增加及電壓電極孔減少可大幅縮短DDT時間。 研究對交流驅動低溫電漿套用於航空動力及PDE點火具有一定意義。
