甲烷燃氣激光誘導等離子體助燃研究.pdf

1、激光誘導等離子體助燃技術(shù)是一種提高燃料的貧燃極限和火焰穩(wěn)定性的新型助燃技術(shù)，具有非侵入式、助燃位置精確可控、能量利用率高等優(yōu)點，但其機理尚不明確。本文研究了激光誘導等離子體助燃的溫度和流場結(jié)構(gòu)，對激光等離子體作用機制進行了分析。
　　首先，介紹了激光誘導等離子體助燃的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了流場結(jié)構(gòu)和激光等離子體助燃的溫度時間演化特性的研究現(xiàn)狀，給出了基于紋影技術(shù)和發(fā)射光譜技術(shù)的流場結(jié)構(gòu)和溫度測量方法，對 OH和CH發(fā)射光譜擬合證明了譜線

2、對于溫度測量的敏感性。
　　其次，利用紋影技術(shù)研究了靜止空氣與高速空氣流中激光等離子體的流場結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在靜止空氣中，激光等離子體作用后流場呈現(xiàn)沿與激光垂直方向上下對稱發(fā)展，沿激光入射反方向快速擴張的發(fā)展態(tài)勢；在高速空氣流中，空氣流速越高，激光等離子體流場結(jié)構(gòu)沿氣流方向發(fā)展的程度越大，第三波瓣越難形成，更易被吹散。同時研究了甲烷擴散燃氣和CH4/N2/O2預混燃氣激光等離子體作用后的流場結(jié)構(gòu)，分析不同條件下助燃所需重頻（流速23.6

3、m/s的甲烷燃氣穩(wěn)燃所需最小激光重頻為133Hz），發(fā)現(xiàn)初始火核的發(fā)展導致了火焰的形成。
　　最后，采用Mckenna平面燃燒器對發(fā)射光譜測溫技術(shù)進行了驗證，證明了該技術(shù)的正確性。通過對 CH發(fā)射光譜擬合獲得了CH4/N2/O2預混燃氣激光等離子體助燃火核溫度的時間演化特性，發(fā)現(xiàn)激光等離子體作用后溫度可達3000K±300K，該溫度對化學反應的進行有著促進作用，說明熱效應在激光等離子體助燃中發(fā)揮著重要作用。本文的研究成果對于明確激