[发明专利]基于滑动弧放电耦合交变磁场的辅助燃油雾化激励系统

说明书

本发明公开了基于滑动弧放电耦合交变磁场的辅助燃油雾化激励系统，包括刀型电极，所述刀型电极放置在激励座体的放电通道中，所述放电通道一端与进气接头相连，所述激励座体上面设有盖板，该盖板中安装有上电磁铁，所述上电磁铁底面与盖板下面的上石棉垫接触，所述上石棉垫位于放电通道顶部，所述放电通道底部设有下石棉垫，所述下石棉垫的通孔连接有喷嘴，该喷嘴旁设有位于激励座体中的下电磁铁，该下电磁铁顶面与下石棉垫接触。本系统使得电弧产生的活性粒子能够在喷雾径向方向上进行上下、左右方向的高频运动，从而在整个喷雾截面上布满活性粒子，增加活性粒子与喷雾液滴颗粒的接触频率，增强等离子体辅助燃油雾化的效果，提高燃烧效率。

技术领域

本发明属于等离子体辅助雾化技术领域，具体涉及基于滑动弧放电耦合交变磁场的辅助燃油雾化激励系统。

背景技术

作为一种不可再生能源，以石油为主的化石燃料在世界能源消耗中占比很大，日益增长的石油需求量以及有限的石油储量使得人们对节能环保越来越重视。未来航空发动机的发展趋势必然是朝着高推重比、高温升及低排放方向发展。因此需要不断探索高效、清洁的燃烧技术，实现提高发动机经济性、可靠性及降低污染排放的目的。

燃油经喷嘴喷出后，先后经历液滴破碎、雾化、蒸发、混合、燃烧等一系列过程。其中，液滴破碎和雾化作为燃烧的初始阶段，破碎程度及雾化质量直接影响燃烧过程和污染物的排放水平。人们采用优化喷嘴结构、燃烧室形式、新型喷射技术、以及外加强电场、磁场等方法来改善雾化质量、并对雾化流场进行控制。传统雾化技术是通过改变喷射压差、采用气动辅助、优化喷嘴结构等方法实现，只能从改变燃油物理形态来优化雾化，而不能产生活性粒子来提高反应活性。

研究表明，采用等离子体激励的方法可对流场产生扰动、强化油气混合、且产生的等离子体能提高反应活性、缩短点火延迟时间，故通过该方法可改善雾化质量、从而提高燃烧效率并降低污染排放水平。近年来，国内外研究人员已开始将等离子体激励作用应用于燃油雾化流场优化研究。目前，用于辅助燃油雾化的等离子体激励方式主要有介质阻挡放电和滑动弧放电两种。其中，滑动弧是高速气体来流在电极间隙最窄处放电产生电弧，电弧在高速气流的推动下沿着电极滑动，直至达到极限后熄灭、同时在电极间隙最窄处产生新电弧并以此模式在电极上周期性滑动。滑动弧激励雾化与其他等离子体相比，结构较简单、能产生更高浓度的活性粒子且能对流场造成强扰动。

现有的滑动弧等离子体激励器主要是在旋转滑动弧或是刀型电极的基础上实现，旋转滑动弧相比刀型电极结构更复杂，而刀型电极只能在喷雾空间内形成一条电弧，无法保证全部雾化场均被电场空间覆盖，这将影响等离子体辅助雾化的效果。申请号为2013101425733，名称为一种三刀型电极式滑动电弧放电等离子体发生装置的专利申请，其公开了气体从底部的进气管进入喷嘴，经喷嘴上方的尖口以较高速度进入反应腔，在刀型电极和中心电极之间形成的放电区域处进行等离子体反应，最后从上部的出气管排出。优点是在反应腔内形成较大的放电区域，进而使得导入的混合气在反应腔内电离更充分，提高混合气的转化效率和氢气产量，缺点是放电区域不能布满整个反应腔，会消耗较大比例的电能，降低能效且有很大部分混合气不能与放电区域接触从而不能有效电离。申请号为2016102955459，名称为一种滑动弧放电低温等离子污水处理反应器的专利申请，其公开了利用高压滑动弧放电产生的超强活性粒子氧化、臭氧氧化、等离子体降解几种效应同时作用，瞬间将污水中有机物的分子键打断，小部分甚至直接转化为二氧化碳、水。滑动弧放电产生的等离子体及超强活性粒子可以同时在水面作用，从而降低污水中的有害物质含量，使污水得到净化。该方案的优点是滑动弧放电可以同时作用于雾化器喷出的污水和蓄水箱中的污水，且可以根据需要多个并行，提高了污水的处理效率；缺点是放电区域不能布满整个雾化区域，会消耗较多的电能，且大部分水雾不能与放电区域接触。

发明内容

为改善现有等离子体辅助雾化的雾化效果，实现电弧对喷雾空间的全面覆盖，本发明目的在于提供一种基于滑动弧放电耦合交变磁场的辅助燃油雾化激励系统。