低温等离子体辅助燃烧的研究进展、关键问题及展望

摘要

利用低温放电等离子体在各种极限条件下实现快速点火,稳定燃烧和提高燃烧效率减小对环境的污染是近年来等离子体应用研究的热点之一。基于相关研究现状,归纳了低温等离子体辅助燃烧的机理,从实验研究、仿真计算、ns重频脉冲电源研制等各方面,介绍并讨论了这些研究的进展。目前一般认为等离子体化学反应产生的活性基团和气流温升是提高燃烧效率的主要因素,尤其是氧原子对燃烧过程影响较大。作为物质第四态的等离子体具有快速的热效应、比较高的自由电子能量和一些长寿命激发态粒子,且在放电过程中等离子体对流场的影响会改变气体的输运特性。这些共同因素的作用使得燃料气体的电离及输运时间缩短,能够有效降低点火温度,提高燃烧效率,拓展燃烧极限。在实验研究方面,介绍了各研究机构独特的燃烧器设计方案和相关参数,分析了不同电极结构和放电形式对燃烧的影响。最后提出在未来的研究中,应重点关注的问题包括:流动环境下大气压均匀等离子体的产生;大气压低温等离子体的非介入式测量与诊断;等离子体辅助燃烧的建模与仿真;等离子体激发电源的研制。