预混甲烷/空气激光等离子体点火火焰传播与发展过程研究

基于平面火焰燃烧器设计并搭建了层流甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火系统,研究了甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火火焰传播与发展过程,发现将激光聚焦在层流火焰与扩散火焰交界面时点火成功率更高。通过大量重复性实验,获得了不同点火位置、当量比、入射激光能量下激光等离子体点火的成功率,发现贫燃、高激光能量更利于稳定燃烧火焰的形成。利用高速摄影技术获得了不同点火条件下火焰前沿位置随时间的变化规律,对火焰吹熄现象进行了研究,发现提高预混燃气当量比、增大入射激光能量能够降低火焰吹熄概率。     

等离子体点火器放电研究

通过放电实验,研究工质气体在不同流量下对稳定滑动模式下的滑动弧滑动阶段、放电功率和滑动特性的影响。结果表明:稳定滑动模式下的滑动弧周期性放电存在3个放电阶段,即击穿滑动阶段(B-S)、稳定滑动阶段(S-S)和不稳定滑动阶段(U-S);工质气体流量增加时,B-S阶段时间增加,S-S和U-S阶段时间减小;滑动弧放电功率与放电阶段、电弧长度有关,当处于B-S阶段时,放电功率与电弧长度成反比,当处于S-S和U-S阶段时,放电功率与弧长成正比;滑动弧最大滑动高度、最大弧长和滑动时间会随着流量的增加而减小,滑动速率会随着流量的增加而增加。     

基于质谱法的大气压介质阻挡放电等离子体中O3和N2O组分的测量

为提高介质阻挡放电(DBD)在大气压条件下低温等离子体的产率以及设备的稳定性和可靠性，降低处理成本，提高航天发射废水的降解率，利用四极杆质谱仪设计了一套基于质谱法的大气压DBD等离子体中O₃和N₂O组分测量系统，通过测量等离子体组分和未放电时的大气组分来证实该方法的可行性。结果表明，在101.325 kPa大气压条件下，使用6管同轴介质阻挡放电，在控制电压为200 V时，O₃和N₂O的组分浓度达到最高；在控制电压为200 V,空气流量为7.8 L/min时，O₃的组分浓度达到最高；在空气流量为3.8 L/min时，N₂O的组分浓度达到最高。综上所述，控制电压和空气流量对等离子体组分浓度有较大影响，解决了传统质谱法难以应用于大气压条件下DBD等离子体活性产物测量和强电场对质谱仪干扰的问题。本研究结果在DBD反应器的优化、关键参数的调控和实现大气压DBD在降解航天推进剂废水的工程实际应用方面具有参考价值。     

甲烷二次燃烧火焰传播速度的数值模拟研究

二次燃烧是常见热力设备和高速推进燃烧室内的重要现象,但目前对二次燃烧的研究较为匮乏。为了研究当量比、甲烷添加量对二次燃烧自点火火焰传播速度的影响情况,论文利用CHEMKIN软件中火焰速度反应器模拟研究了向不同当量比(0.3~0.9)甲烷/空气一次燃烧产物中添加不同量(摩尔分数0.02~0.24)甲烷时的自点火火焰传播速度。研究表明当量比主要是通过影响尾气温度和一次燃烧产物中富余氧气来影响火焰传播速度,而甲烷添加量会影响二次燃烧时局部当量比,局部当量比在1附近时火焰传播速度最大。     

掺混甲烷对预混合乙烯火焰碳烟粒径分布的影响

本文以当量比为1.9、模拟最高火焰温度为1727K的乙烯预混火焰为基准,在燃料中分别掺混5%、20%和35%摩尔分数的甲烷,保持当量比和最高火焰温度不变,采用稳定滞止(Burner Stabilized Stagnation,BSS)火焰小孔采样结合扫描电迁移率粒径谱仪(Scanning Mobility Particle Sizer,SMPS)的实验方法,在不同火焰高度上定量测量其生成碳烟颗粒的粒径分布(Particle Size Distribution Function,PSDF),探究掺混甲烷对乙烯预混火焰成烟特性的影响。实验发现,随着甲烷掺混比的增加,生成碳烟颗粒的成核与长大速度越来越小。在所研究的预混火焰工况条件下,乙烯与甲烷在碳烟生成特性方面并不存在协同效应。     

大气压空气等离子体射流发生器设计及实验研究

设计了放电稳定、电弧射流较长、烧蚀率较低的大气压空气等离子体射流发生器的结构,并确定了发生器材质、冷却方式、进气方案.对设计的以空气为工作气体的等离子体射流发生器进行了实验研究,分析了其在旋流进气条件下的气体流量对放电现象的影响.     

电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。     

不同头部间距下三头部燃烧室点火过程研究

为了探讨不同头部间距对某型航空发动机燃烧室点火过程中火焰传播特性的影响,建立三头部燃烧室燃烧试验系统,开展流动与点火过程中火焰传播特性、头部间距对周向点火过程影响规律的实验研究.研究表明:燃烧室的周向点火过程具有阶段性,在初始火焰发展阶段,火焰首先顺着流线方向传递,待燃烧强度增大到一定值时,火焰才开始向其他区域延伸;在相同工况下,头部间距较小时,相邻旋流器之间的局部回流区相互影响增大,油气掺混效果增强;随头部间距增加,流动因素对火焰传播的作用减小.     

富氧空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定地质样品中的锶

研究了富氧空气 -乙炔火焰原子吸收光谱法测定锶的方法 ,优化了实验条件 ,选择了最佳的观察高度、氧气流量和乙炔流量 ,加入 0 .5 %的磺基水杨酸可以提高测定的灵敏度约 4 0 % ,并可很好的抑制共存离子的干扰 ,方法的检出限为 4ng/mL ,该法快速、简便、准确 ,适合地质样品中微量锶的测定     

不同头部间距下三头部燃烧室点火过程研究

为了探讨不同头部间距对某型航空发动机燃烧室点火过程中火焰传播特性的影响,建立三头部燃烧室燃烧试验系统,开展流动与点火过程中火焰传播特性、头部间距对周向点火过程影响规律的实验研究.研究表明:燃烧室的周向点火过程具有阶段性,在初始火焰发展阶段,火焰首先顺着流线方向传递,待燃烧强度增大到一定值时,火焰才开始向其他区域延伸;在相同工况下,头部间距较小时,相邻旋流器之间的局部回流区相互影响增大,油气掺混效果增强;随头部间距增加,流动因素对火焰传播的作用减小.     

煤粉云火焰传播特性实验研究

煤矿开采中存在煤粉爆炸的重大安全隐患,本实验主要研究煤粉云的火焰传播,为预防和控制煤粉爆炸事故提供理论依据.实验采用粉尘云点火装置对煤粉在燃烧玻璃管中进行试验,通过改变煤粉云浓度探讨其对煤粉云火焰传播过程的影响,并利用高速摄影记录煤粉火焰传播过程.结果表明,点火电极在点燃煤粉云后,火焰沿着玻璃直管管壁竖直传播,火焰在传播过程中发出明亮的黄光并在玻璃直管上端端口形成蘑菇云状的火焰.当煤粉云的浓度为250 g/m3时,其燃烧时间远远小于浓度为500 g/m3和750 g/m3时的燃烧时间.当浓度分别为250 g/m3、500 g/m3和750 g/m3时,其火焰前锋阵面最大传播速度分别在100 ms、353 ms和310 ms时达到相应的最大值1.51 m/s、2.00 m/s和1.61 m/s.火焰前锋阵面达到最大速度的时间和火焰传播的最大速度随浓度的增加先增大后减小.     

超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘工艺及力学性能研究

基于超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel, HVOF)技术,在7075高强铝合金表面制备出碳化钨(WC)颗粒来增强镍基合金的耐磨层,分别利用光学显微镜、扫描电镜对喷涂层及界面过渡区(Interface Transition Zone, ITZ)微观组织进行表征,技术制造分别使用显微硬度仪和万能试验机对喷涂层的显微硬度和抗剪强度进行测试,探求铝基复合制动盘超音速火焰喷涂工艺。结果表明,超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘的工艺参数为铝基合金表面WC颗粒含量为35%,氧油比约为3∶1,送粉量为80 g/min,喷涂距离为330 mm,入射速度为450 m/s,制动盘转速为7 r/min,氮气流量为10 L/min;铝基复合制动盘喷涂层微观组织为奥氏体基体上弥散分布着大量WC颗粒,致密度高达94%;喷涂层显微硬度约为1 500HV,剪切强度约为147.3 MPa,满足制动盘力学性能要求。     

利用正交实验法原子吸收测定金最佳仪器工作条件的选择

本文利用正交实验法对日立Z-5000型原子吸收分光光度计在测定金时所采用的灯电流、乙炔流量、空气压力、狭缝宽度、燃烧器高度、积分时间进行了条件实验,确定了最佳仪器工件条件为灯电流5mA,乙炔流量1.8L/ min,空气压力140kPa,狭缝宽度1.3nm,燃烧器高度5mm、积分时间3s,得出燃烧器高度为影响仪器测定的主要因素。     

超声雾化空气—氩ICP—AES最佳工作条件的研究

将医用超声雾化器改装成了电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP—AES）的进样装置。用改装的超声雾化器进样,研究了多元素同时分析的最佳实验条件。在高频功率为3.8×0.80KW、载气流量0.80L/min和观察高度1.0cm的条件下,大多数元素谱线较强而背景辐射较弱。     

利用平面激光诱导荧光技术及CH滤镜测量微喷管射流火焰OH及CH基元

微射流火焰形貌观测及火焰中重要基元的准确测量,对利用微尺度火焰燃烧特性研制开发微型燃烧动力系统具有重要意义。本文建立了微喷管射流火焰实验及光学测量系统,对H_2和CH_4微射流火焰进行了实验研究,测量了两种重要基元(CH,OH)的空间分布。首先,探索了相机曝光时间对H_2微射流火焰成像的影响,得到了不同流速下H_2微射流火焰形貌的变化规律。其次,采用平面激光诱导荧光测量技术得到了不同燃料流速下H_2及CH_4微射流火焰中OH基元分布,同时还利用单反相机加CH滤镜通过长时间曝光(30s)的方法获得了CH_4微射流火焰中CH基元的分布。结果表明,火焰图像清晰度随曝光时间增加提高,曝光时间30s时可获得H_2微射流火焰的清晰照片;采用分辨率2 048×2 048的ICCD相机可获得微尺度火焰OH基元分布的清晰图像。微射流火焰形貌及重要基元的实验结果表明相关数值计算方法准确可靠。     

用于医疗器械快速灭菌的低温等离子体装置研究

现有低温等离子体技术存在放电范围小、放电电压高等局限性,不适用于大尺寸医疗器械的消毒灭菌。 本文研制了一 种灭菌装置,在较低击穿电压下(大气压氦气 325 V,大气压空气 585 V)产生了大面积等离子体,且创新性地在印刷电路板上实 现了气体放电。 通过 COMSOL 等离子体仿真以及实际放电实验,同时实现了低气压与大气压环境下的均匀辉光放电,放电实 验结果表明:相对气压在-70~ -50 kPa 范围内,击穿电压值最低。 通过灭菌实验,验证了此灭菌装置产生等离子体的灭菌效 能,并对影响灭菌效果的因素进行了探究,灭菌实验结果表明:电源频率是影响灭菌效果的最关键因素,灭菌时间其次,氦气气 压对灭菌效果影响最小。 对于一定浓度的大肠杆菌,6 min 即可达到完全灭菌。     

氢气-空气预混火焰传播特性的数值模拟研究

应用Fluent流体计算软件,基于标准湍流κ-ε模型和EDC燃烧模型,采用SIMPLE格式算法对常温常压下对常温常压下氢气／空气预混火焰在光滑管道中的传播特性进行二维数值模拟,获得火焰传播速度、火焰结构、表面积、火焰到达位置和时刻沿管道变化情况。结果表明：火焰传播速度先增加后逐渐减小。在离点火端105mm处到达最大值,之后逐渐降低。在t=9．1ms时,火焰开始逐渐呈现典型的郁金香结构。火焰在初始加速阶段的主要物理机理是前方未燃气体受到前驱压缩波作用而被加热和压缩的正反馈微分加速机制,此后在管右端的反射压缩波影响下火焰传播速度略有降低。     

分布式内冲液对多孔质电极电火花加工性能的影响

对分布式内冲液条件下的多孔质电极电火花加工性能进行了实验研究。实验结果表明,采用分布式内冲液方法能够达到充分降低极间蚀除产物浓度的目的,不仅可代替抬刀和平动方法,而且可采用较小的脉冲间隙以较大的占空比进行加工,获得较高的加工效率;对冲液流量影响的研究发现,随着冲液流量的增大,在冲液降低极间蚀除产物浓度和冲液干扰等离子体放电通道的双重作用下,加工材料去除率曲线变化呈现双峰值特征。通过获取极间电压和分析长连续开路时间对加工总时间的占比可知,冲液流量在增大过程中,首先使极间蚀除产物浓度降低至理想水平,再使等离子体通道扰动达到理想水平。     

响应面法优化火焰原子吸收仪检测Zn元素工作条件

采用响应面法优化火焰原子吸收仪检测Zn元素工作条件。通过在单因素基础上,用Design-Expert8.0软件中Box-Behnken Design试验设计研究灯电流、光谱通带、乙炔流量、燃烧器高度4个变量对Zn元素吸光度值的影响程度。用响应面法得出4个考察因素最优工作参数和吸光度预测值:灯电流1.0mA、光谱通带0.26nm、乙炔流量1302.01mL/min、燃烧器高度6.29mm,吸光度预测值0.356Abs。通过实验证实:吸光度真实值与预测值接近,对样品检测,样品平均回收率在93%~104%之间,RSD在0.18%~0.26%范围内。     

UPLC-MS/MS测定二苯甲烷二异氰酸酯

建立了二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）的超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）联用的分析方法。实验用甲醇作衍生试剂,将二苯甲烷二异氰酸酯衍生成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯（MDC）,通过测定二苯甲烷二氨基甲酸甲酯来确定二苯甲烷二异氰酸酯的含量。实验采用Waters Acquity BEH C18超高效液相色谱柱,甲醇-0.1%甲酸作为梯度洗脱液,二苯甲烷二氨基甲酸甲酯在1.5 min内与其他化合物进行完全分离,经四极杆质谱选择离子监测模式检测。线性范围为2~100 μg/L,检出限为1 μg/L,相关系数0.999 4。考察了水、甲酸、甲酸铵流动相体系,以及进样量大小对样品的分离效果,发现甲酸流动相体系的分离效果优于其他两种流动相体系,同时发现在进样量大时出现平头峰。并且在优化条件下,对实际样品中游离的二苯甲烷二异氰酸酯进行了测定。