Ar/CH4等离子体射流发射光谱诊断研究

李政楷，陈 雷*，杨 聪，宋 鹏，曾 文，刘爱虢，庞钧译

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

引 言

大气压等离子体射流凭借其产生装置简单、射流温度低、活性粒子种类丰富且浓度较高等特点，在材料科学[1]、能源环境[2]、点火助燃[3]、医疗[4]等领域展现出巨大的应用潜力。同时大气压等离子体射流作为等离子体领域的研究热点吸引大量的科研人员对其进行研究。1998年，Rie等[5]利用等离子体特征光谱来对等离子体中的成分进行分析；Nimisha[6]等利用发射光谱法对等离子体射流的活性粒子种类进行了检测，并通过氢气的谱线对等离子体射流内部的电子密度进行了计算；宋振兴等[7]研究了氩气体积分数、外加电压幅值及气体流量在介质阻挡放电时对等离子体射流电子激发温度的影响；宋鹏[8]等研究的不同电极形状对等离子体射流电子激发温度、电子密度随峰值电压的变化规律的影响。

电子激发温度、电子密度以及活性基种类是等离子体的三大基本参数，弄清这些参数随试验工况的变化规律对提高Ar/CH4等离子体射流在工程实际中的放电效率、优化放电结构有着至关重要的作用。为了更好的反映Ar/CH4等离子体射流形成过程时空多尺度结构及空间效应，本文设计了一种针-环式结构介质阻挡等离子体发生器，在大气压条件下对Ar/CH4混合气放电并产生等离子体射流，利用发射光谱法对Ar/CH4等离子体射流的光谱特性进行了分析，并研究了三大基本参数随各工况的变化规律。……