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《安徽理工大学》 2017年
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缸内增燃减废电火花连锁微波放电装置研究

阚杰  
【摘要】:节能和环保是当今社会热议的两大主题。传统的火花塞点火技术存在两大缺陷,第一,增大汽油机循环波动率;第二,单点点火模式制约压缩比的提高。与传统火花塞点火技术产生的平衡态等离子体相比,微波放电点火技术产生的非平衡态等离子体有点火助燃的性能。本论文通过模拟搭建缸内增燃减废电火花连锁微波放电试验系统,对微波放电性能进行研究。在微波放电腔里对不同结构参数条件下进行试验,将得到的数据进行优化,并对其不同参数下的数据进行分析对比得出相关结论,主要研究内容如下:(1)介绍了微波、等离子体的概念及其主要的特性参数,论述了不同微波等离子体点火助燃研究现状、微波谐振腔及其耦合装置原理和微波谐振腔体等离子体点火装置的基本原理。以这些理论为指导,为后续的数值模拟和试验研究奠定良好的基础。(2)根据国内外等离子体点火助燃技术的研究分析和等离子体放电点火原理,搭建了一个微波放电实验研究系统。该系统中主要包括:微波能量输入和传输系统、等离子体放电腔放电系统、工质气体供应系统、微波放电数据采集系统。在该系统中,由微波源输出的微波依次经过环形器水负载、双定向耦合器、三销钉调节器和标准的BJ-26波导传输到等离子体放电腔。(3)在搭建的实验研究系统中,通过圆柱形谐振腔内的传感器来采集不同微波输入功率、不同燃空比、不同初始压力和不同气体流速条件下的压力数据曲线变化,并利用高速摄像机拍摄在不同条件下的混合燃烧物燃烧图像,对试验中所得到的压力数据曲线和燃烧物图像进行分析总结,并与传统火花塞点火进行对比,得出相应结论。
【关键词】:微波放电 等离子体点火 微波谐振腔 助燃
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U463.643;O539
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-13
  • 1 绪论13-21
  • 1.1 课题研究的背景和意义13-14
  • 1.2 新型汽车技术在节能减排方面的发展现状14-15
  • 1.3 等离子体的概念15-16
  • 1.4 大气压等离子体16-20
  • 1.4.1 大气压等离子体简介16
  • 1.4.2 大气压直流等离子体源16-18
  • 1.4.3 大气压微波等离子体源18-20
  • 1.5 论文主要研究内容及论文结构20-21
  • 2 微波放电等离子体点火助燃的探究21-33
  • 2.1 微波的概念21
  • 2.2 微波的特点21-23
  • 2.2.1 波长短22
  • 2.2.2 频率高22
  • 2.2.3 穿透性22-23
  • 2.3 等离子体点火助燃研究现状23-30
  • 2.3.1 电弧等离子体的点火助燃26-27
  • 2.3.2 纳秒脉冲等离子体点火助燃27-28
  • 2.3.3 微波等离子体的点火助燃28-30
  • 2.4 本章小结30-33
  • 3 微波放电试验研究平台设计开发和试验原理介绍33-47
  • 3.1 微波谐振腔体等离子体点火装置的基本原理33
  • 3.2 微波谐振腔及其耦合装置的原理设计33-40
  • 3.2.1 微波谐振腔的概述33-35
  • 3.2.2 微波谐振腔谐振模式35-36
  • 3.2.3 微波谐振腔内电磁场的分量及其结构36-37
  • 3.2.4 微波谐振器的主要特性参数37-40
  • 3.2.5 微波双定向耦合器40
  • 3.3 电火花连锁微波放电装置的实验研究40-44
  • 3.3.1 微波能量输入和传输系统41-42
  • 3.3.2 等离子体放电腔放电系统42-43
  • 3.3.3 工质气体供应系统43
  • 3.3.4 微波放电数据采集系统43-44
  • 3.4 微波放电等离子体点火实验内容及其方法44-45
  • 3.5 本章小结45-47
  • 4 微波点火试验与实验结果分析47-63
  • 4.1 微波点火试验47-55
  • 4.1.1 不同微波入射功率下的等离子体点火试验47-49
  • 4.1.2 不同气体流速下的等离子体点火试验49-50
  • 4.1.3 不同初始压力下的等离子体点火试验50-54
  • 4.1.4 传统火花点火与微波点火实验现象比较54-55
  • 4.2 微波点火助燃试验结果分析与研究55-60
  • 4.2.1 不同混合气体燃空比下的微波点火助燃特性55-56
  • 4.2.2 不同初始压力下的微波点火助燃特性56-58
  • 4.2.3 不同微波功率下的微波点火助燃特性58
  • 4.2.4 微波点火与传统火花点火典型部分工况对比曲线分析58-60
  • 4.3 本章小结60-63
  • 5 总结与展望63-65
  • 5.1 主要研究结果和总结63-64
  • 5.2 展望64-65
  • 参考文献65-69
  • 致谢69-71
  • 作者简介及读研期间发表论文情况71

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