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国际标准期刊号: 2167-7670
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苏布拉塔罗亚
我们提出并证明了使用蛇形电介质势垒放电执行器可以减少高速公路速度下真实几何形状的空气动力阻力。类似的线性等离子体致动器无法减少这些速度下的阻力。在静态操作条件下收集的线性和蛇形等离子体致动器的实验数据表明，蛇形设计对近壁流结构和产生的阻力具有深远的影响。对于某些执行器布置，测得的阻力在 26.8 m/s（60 mph）时减少了 14% 以上，在 31.3 m/s（70 mph）时减少了 10% 以上，为全尺寸地面车辆提供了合理节能的现实可能性。此外，还提供了不同输入信号的功耗数据和减阻效果。
在我们之前的研究中，观察到介质阻挡放电（DBD）对尾气自燃强度的缓解作用。本文通过化学分析和使用快速压缩膨胀机（RCEM）的燃烧实验研究了该效应的机理。进行了综合GC×GC结合飞行时间质谱（GCxGC-TOFMS），并基于精确质量分析首次成功确认了烷基过氧化氢（ROOH）的生成。为了研究缓解效果的机制，使用不同的燃料-空气混合物（例如主要参考燃料（PRF90）和替代汽油（S5R））评估了臭氧的影响。添加臭氧对 PRF90 具有相同的缓解效果，但对 S5R 效果较小。当臭氧在自燃之前混合在最终气体中时，还观察到特征性蓝光。由于已知臭氧会促进低温氧化 (LTO) 反应，因此 DBD 应用的效果可能涉及相同的机制。不同燃料的效果差异可以用臭氧分解反应来解释，因为 S5R 含有烯烃，而 PRF90 不含。由于在 S5R 和 PRF90 之间将 DBD 应用于燃油-空气混合物并没有显示出效果差异，因此 DBD 缓解现象不是由臭氧引起的，但一个可能的候选者是 ROOH。为了研究蓝光发射的前兆现象，在燃烧实验中采用了甲醛 (HCHO) 的平面激光诱导荧光测量 (PLIF)。没有 DBD 应用程序，自燃前，尾气中的 HCHO 分布逐渐均匀化；然而，通过应用 DBD，
尾气区域的 HCHO 分布不均匀，出现特征性的蓝色火焰。这一结果可能支持以下假设：缓解效应是由 DBD 诱导的 ROOH 促进尾气化学反应的不均匀进展引起的。实验证明了应用介质阻挡放电（DBD）所产生的爆震强度减轻效果。
介质阻挡放电 (DBD) 是由绝缘介质阻挡层隔开的两个电极之间的放电。最初称为无声（听不见）放电，也称为臭氧产生放电或局部放电，由恩斯特·沃纳·冯·西门子于 1857 年首次报道。右侧示意图显示了 DBD 的典型结构，其中两个电极之一是覆盖有介电阻挡材料。电介质和电极之间的线代表放电丝，通常肉眼可见。下面的照片显示了两个钢电极板之间发生的大气 DBD 放电，每个电极板都覆盖有电介质（云母）片。细丝是导电等离子体柱，每根灯丝的底部代表表面累积的电荷。DBD 用于重整燃料空气预混合物。使用快速压缩膨胀机（RCEM）进行演示实验。RCEM 气缸中安装了一个矩形燃烧通道，用于观察火焰传播和尾气自燃行为。通过在燃烧室中安装塞形 DBD 反应器来研究 DBD 的效果。部分燃油-空气混合物通过 DBD 重整并在燃烧室中扩散，并通过带有几种不同干涉滤光片的彩色和单色高速摄像机观察燃烧行为。普通尾气自燃时，整个尾气区域迅速出现热火焰，并产生强烈的压力振荡；然而，在本研究中，当应用DBD时，压力振荡的幅度减小，并且在尾气完全自燃之前在尾气中产生蓝色火焰。蓝色火焰的出现时间以及出现和热火焰出现之间的间隔取决于燃料和初始温度。在主要参考燃料、替代汽油和贫正丁烷混合物的情况下研究了效果；然而，尽管影响的程度各不相同，但每种燃料-空气混合物都显示出缓解效果。因此，所提出的方法有望减轻内燃机中的爆震并有助于提高热效率。本文搭建了同轴介质阻挡放电等离子体辅助燃烧致动器（DBD-PACA）系统，研究其在空间的放电和光发射光谱（OES）特性。结果表明，每个放电周期可分为四个阶段：a、b、c、d。放电仅发生在阶段 b 和 d 中。相比之下，由于激发电子的记忆效应，d阶段的放电强度更大。此外，利用李萨如图和电流-电压方法来计算同轴DBD-PACA的功率，两种方法产生的结果大致相似。随着输入电压和风量的增加，功率呈现上升趋势。此外，从 OES 信号中检测到许多第二正系统 (SPS) 激发的氮分子。谱线的强度 (297.54 由于激发电子的记忆效应，d阶段放电强度较大。此外，利用李萨如图和电流-电压方法来计算同轴DBD-PACA的功率，两种方法产生的结果大致相似。随着输入电压和风量的增加，功率呈现上升趋势。此外，从 OES 信号中检测到许多第二正系统 (SPS) 激发的氮分子。谱线的强度 (297.54 由于激发电子的记忆效应，d阶段放电强度较大。此外，利用李萨如图和电流-电压方法来计算同轴DBD-PACA的功率，两种方法产生的结果大致相似。随着输入电压和风量的增加，功率呈现上升趋势。此外，从 OES 信号中检测到许多第二正系统 (SPS) 激发的氮分子。谱线的强度 (297.54 此外，从 OES 信号中检测到许多第二正系统 (SPS) 激发的氮分子。谱线的强度 (297.54 此外，从 OES 信号中检测到许多第二正系统 (SPS) 激发的氮分子。谱线的强度 (297.54 nm、315.76 nm、336.96 nm、357.56 nm）先增大，后维持，然后随半径增大而快速增大；然而，随着半径的增加，谱线（380.34 nm、405.80 nm、434.30 nm）的强度基本保持不变，然后增加，最后减小。 随着半径的增加，振动温度先快速降低，然后升高，并在r = 18 mm 处达到最小值。所有收集点的振动温度随着输入电压的增加而降低。但在0 ～280L /min 范围内，当r低于15时 mm，振动温度先快速升高，后缓慢降低；当r大于15 mm时，振动温度先升高，然后基本保持稳定。