甲烷-空气混合气体放电等离子体增强点火机理分析

为研究放电过程产生的等离子体对缩短甲烷点火延迟时间的效果,针对脉冲式放电,本文耦合了密度方程、能量传递方程以及Boltzmann方程,对于甲烷-空气混合气体放电粒子浓度变化规律进行了研究分析。将计算得到的放电过程中激发态分子及活性自由基作为初始组份代入CHEMKIN中进行计算,计算了放电条件下等离子体对于甲烷点火延迟时间的影响。相比于附着过程,甲烷粒子弹性碰撞、激励、电离过程的碰撞截面要大2~5个数量级。随着粒子能量的增加,各个过程碰撞截面的变化并不单调,均存在碰撞截面最大的点。混合气体的激发过程导致了80%以上的能量损失。当约化场强逐渐增大时,甲烷的电离效应逐渐增强。混合气体的附着与弹性碰撞效应造成的能量损失比较小,相比激发与电离效应可以忽略。放电过程能够产生大量不同种类的活性粒子与自由基,不同活性粒子随时间变化的规律不相同。其中,随着放电,振动激发态氮分子浓度保持为1015/cm3量级。电子激发态氮分子粒子数密度随着放电的进行,在10-8s~10-7s会产生一个峰值。模型计算的单脉冲放电产生的活性粒子,在大多数点火温度下,可将点火延迟时间缩短10%以上。脉冲式放电对于甲烷-空气混合气体点火有显著的增强效果。     

热射流点火对多循环爆震管内火焰传播特性的影响

为研究热射流点火对多循环脉冲爆震特性的影响,在一台工作频率为20Hz的气动阀式PDE上开展了试验研究,重点分析了热射流点火位置与预燃室中敏感性气体的填充比对爆震管内初始火焰传播速度及压力特性的影响。研究结果表明:热射流点火的位置在爆震管头部回流区内,对爆震管内火焰传播速度影响较小,热射流点火位置在回流区外,随着离封闭距离的增加火焰传播速度减小;预燃室填充比从1.78增加到2.75,初始火焰平均速度从380m/s上升到420m/s左右,当填充比在2.75~3.45时,火焰传播速度基本保持不变。     

不同氧含量气氛下AlH_3激光点火燃烧特性研究

三氢化铝(AlH_3)作为一种新型含能材料,可显著提升固体推进剂的比冲,具有广阔的发展前景。为了填补国内对AlH_3基础研究的空白,利用激光点火实验台对不同氧含量气氛下的AlH_3进行点火燃烧实验,采用光纤光谱仪、高速相机、双色高温计监测样品点火燃烧过程中的火焰形貌、温度变化、光谱数据等,并对燃烧残留物进行理化特性分析。结果显示,AlH_3在燃烧过程中存在火焰脱离样品的现象。且随着气氛中氧含量的提高,燃烧强度增大,最高温度呈现增大的趋势,由1025.5℃增加到1350.0℃,点火延迟时间缩短,由22ms下降至4ms,燃烧时间呈现先延长后缩短的趋势。高氧含量气氛下与低氧含量气氛下的燃烧残留物形态和成分有很大不同。反应气氛中氧含量的提高可以有效促进AlH_3的点火燃烧性能。     

单颗氢化铝的激光点火及燃烧特性

为了揭示单颗氢化铝的着火和燃烧特性,采用近红外激光进行点火,利用高速摄像仪和红外热像仪获取颗粒表面温度、着火以及燃烧火焰演变过程,并结合热解特性对激光点火和燃烧机理进行分析。以20℃/min加热升温时,氢化铝经历两个主体失重阶段(80~175℃,363~565℃)和两个增重阶段(175~363℃,565~800℃)。在常温常压自然对流空气中,单颗粒径约1mm的氢化铝受功率密度为107W/m2量级的激光加热时,以104℃/s量级的速率快速升温后分解为氢气和金属铝。随后氢气被点燃,点火延迟时间约1ms,随着激光点火功率密度的提高,其点火延迟时间缩短。氢气燃烧火焰呈淡蓝色。金属铝被激光和气相火焰加热融化,温度基本保持不变;而后铝升温气化被点燃,分散在氢气火焰中燃烧,火焰呈棕红色。     

水雾对火箭点火超压抑制效果的参数化研究

为研究水雾对火箭点火超压的抑制效果,采用平面波跨介质传播理论分析水雾对点火超压的抑制机理,得到了影响水雾抑制点火超压效果的主要因子。进而,数值研究各因子对抑制效果的影响规律,分析了在满足火箭安全发射条件下各因子的取值范围。最后,利用均匀试验设计方法设计数值计算的参数水平,采用回归分析方法得到了抑制效果与影响因子之间的参数化模型,并进行了抑制效果的优化研究。结果表明影响点火超压抑制效果的主要因子有:水滴直径、水雾体积分数和水雾层厚度。受水滴直径影响,水雾对点火超压有2种不同的抑制机理。此外,当影响因子在一定阈值内变化时,点火超压抑制效果与影响因子之间存在参数化模型,且置信概率不小于95%。      

基于GO法的航空活塞发动机点火系统可靠性分析

使用GO法对航空活塞发动机点火系统成功概率进行分析,建立GO图并确立操作符的类型和故障概率,并分别使用定量和定型分析方法计算点火系统的成功概率。通过验证,可知点火系统有共有信号修正的数学模型的可靠性精度比较高,适用于点火系统可靠性分析。     

基于时频分析探究点火对煤油发动机爆震的影响

在一台自主研发的活塞式航空煤油发动机上,基于瞬时放热率对爆震燃烧进行时频分析,探究了双火花塞点火策略对航空煤油发动机爆震燃烧的作用效果。试验结果表明,此款发动机在8.2~14.8 kHz频带内的放热率过高导致爆震燃烧的发生,推迟同步相位点火提前角降低了此频带内的瞬时放热率,从而抑制爆震;增大异步点火相位差能够逐渐降低发动机的爆震指数(KF)和爆震特征频带内的瞬时放热率;提高点火能量会略微增大爆震倾向,但在一定程度上可以提高发动机的动力性。      

CO2激光点燃点火药的试验研究

用CO_2激光点火试验设备,对Al KClO_4点火药进行点燃性能试验.试验结果表明,随着点火热流密度的增大,点火延迟时间减小.说明点火热流密度是点火药点燃性能中非常重要的控制量.点火药密度越小点火延迟时间也越小.在点火药主组分中加入少量固态硫作为粘合剂,会使点火药的点燃性能更好.     

超音速气流中横喷自点火的实验研究

本文扼要地介绍了航空航天部三十一所1988年11月利用电弧加热器所进行的M=2的超音速气流中横向喷射氢燃料和煤油的点火情况,描述了点火现象的物理特性,并提出了点火准则中的修正系数.