1 沈阳航空航天大学航空发动机学院, 辽宁 沈阳 110136
2 大连民族大学机电信息工程学院, 辽宁 大连 116600
3 大连理工大学内燃机研究所, 辽宁 大连 116024
为了更加深入的研究大气压条件下Ar/CH4等离子体射流的放电机理和其内部电子的状态, 通过自主设计的针-环式介质阻挡放电结构, 在放电频率10 kHz、 一个大气压条件下产生了稳定的Ar/CH4等离子体射流, 并利用发射光谱法对其进行了诊断研究。 对大气条件下Ar/CH4等离子体射流的放电现象及内部活性粒子种类进行诊断分析, 重点研究了不同氩气甲烷体积流量比、 不同峰值电压对大气压Ar/CH4等离子体射流电子激发温度、 电子密度以及CH基团活性粒子浓度的影响规律。 结果表明, 大气压条件下Ar/CH4等离子体射流呈淡蓝色, 在射流边缘可观察到丝状毛刺并伴有刺耳的电离声同时发现射流尖端的形态波动较大; 通过发射光谱可以发现Ar/CH4等离子体射流中的主要活性粒子为CH基团, C, CⅡ, CⅢ, CⅣ, ArⅠ和ArⅡ, 其中含碳粒子的谱线主要集中在400~600 nm之间, ArⅠ和ArⅡ的谱线分布在680~800 nm之间; 可以发现CH基团的浓度随峰值电压的增大而增大, 但CH基团浓度随Ar/CH4体积流量比的增大而减小, 同时Ar/CH4等离子体射流中C原子的浓度随之增加, 这表明氩气甲烷体积流量比的增大加速了Ar/CH4等离子体射流中C—H的断裂, 因此可以发现增大峰值电压与氩气甲烷体积流量比均可明显的加快甲烷分子的脱氢效率, 但增大氩气甲烷体积流量比的脱氢效果更加明显。 通过多谱线斜率法选取4条ArⅠ谱线计算了不同工况下的电子激发温度, 求得大气压Ar/CH4等离子体射流的电子激发温度在6 000~12 000 K之间, 且随峰值电压与氩气甲烷体积流量比的增大均呈现上升的趋势; 依据Stark展宽机理对Ar/CH4等离子体射流的电子密度进行了计算, 电子密度的数量级可达1017 cm-3, 且增大峰值电压与氩气甲烷体积流量比均可有效的提高射流中的电子密度。 这些参数的探索对大气压等离子体射流的研讨具有重大意义。
大气压 介质阻挡放电 原子发射光谱法 电子激发温度 电子密度 Atmospheric pressure Dielectric barrier discharge Emission spectroscopy Electron excitation temperature Electron density 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1398
1 南通大学 机械工程学院, 江苏 南通 226019
2 南通理工学院 机械工程学院, 江苏 南通 226002
3 香港理工大学 机械工程系, 香港 100077
4 南通中远海运船务工程有限公司, 江苏 南通 226006
5 江苏大学 流体机械工程技术研究中心, 江苏 镇江 212013
为研究激光冲击材料内部位错组态和晶粒细化的关系，用脉冲激光对690高强钢试样进行了冲击强化处理，采用扫描电镜和透射电镜分别获得了冲击后试样的扫描电子显微像和透射电子显微像、高分辨电子显微像，并对高分辨电子显微像进行快速傅里叶逆变换，从位错组态角度建立了激光冲击690高强钢晶粒细化模型.结果表明，690高强钢试样经功率密度为5.09 GW/cm2的激光冲击加载后，其材料内部位错增殖、表层晶粒细化，截面晶粒尺寸大小分布在80~200 nm；析出相与基体保持半共格关系，基体中分布着众多刃型位错、位错偶以及扩展位错等缺陷，其中位错偶是由带割阶的螺型位错运动形成；通过由位错、扩展位错、空位等构成的几何位错界面扩展交汇把原始大晶粒分割成细小晶粒；激光冲击690高强钢晶粒细化模型可以描述激光冲击690高强钢位错运动主导的晶粒细化过程.
激光光学 激光冲击强化 位错组态 690高强钢 晶粒细化 Laser optics Laser shock processing Dislocation configuration 690 high strength steel Grain refinement
1 沈阳航空航天大学航空航天工程学院, 辽宁 沈阳 110136
2 大连民族大学机电信息工程学院, 辽宁 大连 116605
大气压下介质阻挡放电应用领域具有多范畴、 深广度、 常态化等优势, 针对同轴电极放电试验进行了系列参数诊断。 采用自主研发的介质阻挡放电助燃激励器, 在一个标准大气压、 放电频率11.4 kHz、 放电峰值电压5.4～13.4 kV(间隔1.0 kV)条件下进行了氩气电离试验。 采用原子发射光谱法(AES)对氩等离子体谱线的激发、 分光进行了检测分析; 选用二谱线法及Boltzmann法测试了电子激励温度; 根据Stark展宽效应计算了电子密度; 获得了电子激励温度及电子密度随放电峰值电压增长的变化规律。 结果表明, 在试验电压条件下电子激励温度并不随外加电压的升高而递增, 这表明通道内微放电的主要特征并不依赖于外部电压的供给, 而是取决于气体组份、 气体压强和放电模型, 增大外加放电电压仅增加单位时间内微放电的数量, 经整合电子激励温度可达3 500 K符合典型的低温等离子体特征; 电子密度随外加电压的增长而趋于准线性趋势, 电子密度数量级可达到108～109 cm-3, 电离度偏弱。 这些参数的探索对等离子体研讨有重大意义。
大气压 介质阻挡放电 低温等离子体 电子激励温度 电子密度 Atmosphericpressure DBD Low temperature plasma Excited electron temperature Electron density 光谱学与光谱分析
2018, 38(12): 3678
1 中国科学院国家天文台/南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
多模光纤传输相干光时,光纤出射光场将形成散斑现象.振动光纤能够很好地抑制这种散斑效应.为了研究施加在多模光纤上机械振动和散斑抑制之间的相互作用,从模式耦合速率出发,分别建立振动幅度、频率、作用长度和抑制效果之间的关系,并通过实验对理论结果进行验证.结果表明：动态扰模下散斑抑制效果随振动幅度增加而改善,且与频率、作用长度呈现非线性关系,同时提出并使用模式耦合速率对散斑抑制进行定性评价,为研究人员利用动态扰模抑制多模光纤散斑提供理论依据和实验参考.
激光光学 散斑抑制 动态扰模 激光散斑 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 090602
