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表面介质阻挡放电对扩散火焰燃烧特性的影响

2021-06-09陈庆亚车学科仝毅恒陈川朱杨柱聂万胜

北京航空航天大学学报 2021年5期

陈庆亚,车学科,仝毅恒,陈川,朱杨柱,聂万胜,*

(1.航天工程大学 宇航科学与技术系,北京101416; 2.西安卫星测控中心,西安710043)

非平衡等离子体因其富含大量化学活性物质,当作用于火焰参与燃烧化学反应时,可有效增大火焰传播速度、改善火焰结构、增强燃烧稳定性、拓宽熄灭极限,成为强化燃烧的重要技术途径[1-3]。介 质 阻 挡 放 电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)作为激发非平衡等离子体的主要方式之一,具有结构简单、响应快、作用频带宽等优势,是等离子体辅助燃烧技术中使用的重要放电形式。其中,表面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharge,SDBD)除活化效应外,同时具备显著气动效应(输运效应),可形成近壁面射流对主流产生扰动,增强氧化剂/燃料掺混,能够更充分发挥气动效应在强化燃烧中的作用。

在SDBD等离子体强化燃烧研究中,分析其气动效应对燃烧器射流形态的影响具有重要意义。目前国内外学者在SDBD增强射流掺混方面已经开展了初步研究,现有研究主要集中于对单股射流施加等离子体气动激励,基于矩形和圆形等不同截面的喷嘴构型,分别从二维和三维流场方面分析了等离子体气动激励下的射流特性变化,并验证了SDBD增强射流掺混的可行性。Kozato等[4]开展了矩形单喷嘴射流等离子体流动控制研究,在喷嘴上下内表面同时敷设SDBD激励器,分析了等离子体正向射流对矩形单股流射流发展特性的影响。结果表明,放电电压能够明显影响对射流传播的控制效果。Benard等[5]在圆柱扩散单喷嘴上敷……

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