CH4/O2/N2激光诱导等离子体点火技术实验研究
随着不可再生能源的消耗和面临枯竭,大气环境的污染加重,以及更多高新领域对发动机性能的更高要求,如何提高燃烧器燃烧效率和点火可靠性等成为当前燃烧领域的研究热点。激光诱导等离子体点火技术由于其相对传统点火方式的诸多优点如非入侵式点火、点火位置和时间精准可控、可实现多次点火和多点同时点火等,成为一种被广泛研究的新型点火技术。 本文针对被普遍关注的激光点火最小点火能量、点火延迟时间和如何降低点火所需激光能量的问题进行了初步探索性研究。首先,本文对CH4/O2/N2非预混燃气的激光诱导等离子体点火特性进行了实验研究,实验采用同轴双石英圆管模拟了发动机的工况,获得了激光诱导等离子体点火在燃气不同组分状体的最小点火能量和点火延迟特性。由于非预混燃气流场更接近于应用类燃烧室的状态,混合燃气的流场复杂,所得实验数据的规律性较低,但这样的探索性研究对进一步的研究具有重要的指导意义。其次,为了降低点火所需的激光能量,本文采用激光诱导金属靶等离子体点火方法,通过采用金属靶诱导等离子体将实验室环境下的CH4/O2/N2预混燃气成功点火所需的最小入射激光能量降低为3-5mJ,比直接对CH4/O2/N2的预混燃气点火所需的最小入射激光能量降低了70％多。另外,金属靶诱导等离子体实验获得的点火延迟时间在500-1100μs范围内,该结果几乎与直接作用气体点火所需的点火延迟相同。充分验证了激光诱导金属靶点火在降低对激光器要求的可行性。本文的实验内容将为后续工作提供可靠地参考和实验研究实践工作经验上的积累。
等离子体;点火技术;CH4/O2/N2混合燃气;发动机
哈尔滨工业大学
硕士
物理电子学
于欣
2013
中文
TN249
54
2014-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）