滑动弧等离子体辅助超声速燃烧实验研究.pdf

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滑动弧等离子体辅助超声速燃烧实验研究①张川宇，冯戎，朱家健，孙明波，汪洪波，蔡尊．引言研制超燃冲压发动机所面临的主要挑战在于燃料冲压发动机提升火焰稳定性和提高燃烧效率具有较大的工程意义７瞧胶獾壤胱犹逵τ糜诔偃忌战年来备受关注离其最近的铁壁距离为��。钨针距离凹腔前缘的距离为�。测压孑���霾庋刮恢谩Ｆ渲胁庋刮恢�～�位于凹腔底部。试验测量系统如图��尽Ｊ匝槭庇煽刂铺ǚ⑺�脉冲信号控制滑动弧电源进行放电，电流电压由高压探针����和电流探针�����测得，测得后数据传送至示波器，其中示波器设置电压触发，当电压到达预定阀值时，示波器会触发高速相机�����—�进行拍摄。��点火试验表�J匝榈慊鸸た觯��泄た龅牡慊鸱绞蕉嘉�滑动弧等离子体点火，每种�龆冀�辛肆酱问匝椤�本文共采用�峙缱⒎桨福�缤�所示，每种喷注方案尺寸都为��／��缱⒎桨窤为距离凹腔前缘�处，喷注方案�虲均为凹腔内喷注，喷注方案�0记坏撞烤嗬氚记磺霸���处，喷注方案��于凹腔斜坡上．距离凹腔底壁直线距离�．��。所有试验工况只有��点火失败，火焰燃烧不稳定。��放电特性图�狟一�た鱿禄��〉壤胱犹灏记荒诜诺绲�电流电压波形。可看出放电波形中存在电流电压尖峰，而滑动弧���猼��诺缒Ｊ降奶卣魑5缌鞯缪共�形伴随有脉冲尖峰，因此凹腔内较高的流速导致滑动张川宇，等：滑动弧等离子体辅助超声速燃烧实验研究第���，凹腔喷注位置、点火位置和压力位置示意图图�匝椴饬肯低呈疽馔���图������琲�����．����������������×������万方数据
!R弧!!!!!!!!����～��一弧放电转换为���猼��Ｊ健；��》诺绲钠骄��率为����滑动弧等离子体增强燃烧图�狝一�た鱿挛恢�和位置�的壁面压力随时问的关系，位置�挥诎记磺岸俗羁拷�尤绕鞒��的位置，位置�为凹腔后的第一个主流测压孔。由位置�梢钥闯鲈谡�鋈忌展�讨屑尤绕鞒隹谘沽ξ�定。试验时序设定为在开启乙烯喷注后���后开启滑动弧电源，此时壁面压力开始上升，点火成功后壁面压力趋于稳定，���后关闭滑动弧电源，可以看�关闭电源后火焰压力逐渐减小，说明凹腔中的滑动弧等离子体具有一定的燃烧增强效果。图�狝—��一�虯一��止た鱿碌谋诿嫜沽ζ�均值随压力测点位置的变化关系。从滑动弧开启的��中和关闭滑动弧的����中各选取前��的压力数据，计算压力的平均值。其中实线表示的是开启滑动弧阶段的压力平均值，虚线表示的是关闭滑动弧阶段的压力平均值。由于为同一次试验，且乙烯压力和加热器燃烧稳定，因此具有对比意义。在��和��丁况下，增加滑动弧等离子体后壁面压力显著上升，燃烧显著增强。���鲈黾拥壤胱犹搴蟊诿�平均压力增大��％，�猯工况增加等离子体后壁面平均压力增大�％。而在��工况下，增加等离子体和不增加等离子体壁面压力十分接近，助燃效果不明显。��接近该喷注下的贫燃点火极限，全局当量比较低于���被��〔荒艹晒Φ慊稹Ｋ得骰��〉壤胱�体在较高当量比下具有明显助燃效果．而在临近贫燃的当量比下助燃效果不明显。为研究滑动弧等离子体助燃对超声速火焰形态引起的变化，取关闭滑动弧电源的时刻，将该时刻下前��鸥咚貱�网像和后��鸥咚貱��枷窠�惺�均图像处理，再进行伪彩色处理，分别得到滑动弧助燃下超声速火焰和普通超声速火焰的火焰形态