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摘要
对未燃烧的可燃混合气体进行DBD放电，放电后会产生大量的活性粒子，这些活性粒子可以辅助气体燃烧，达到提高燃料燃烧利用率等目的。以DBD激励氩气、甲烷、空气产生的自由基(CH基和OH基)等强化燃烧的关键活性粒子为探索对象，研究DBD放电激励甲烷对滑动弧火焰的影响。为此，采用自主设计的DBD-滑动弧双模式等离子体激励器，利用同轴介质阻挡放电结构对氩气、甲烷、空气混合气进行放电激励，将激励后的氩气、甲烷、空气混合气通入滑动弧端进行点火。固定氩气流量不变，调整空气流量为4.76 L·min-1,并加入甲烷0.5 L·min-1,保证进气通道内氩气与空气-甲烷的气体体积流量比达到Ar∶(CH4+Air)=1∶30,其中空气、甲烷这两种气体达到了化学燃烧当量比φ=1,氩气、甲烷、甲烷混合气体能实现均匀而稳定的放电并燃烧。DBD段放电电压在15～20 kV范围变化，放电频率在6～10 kHz范围变化，滑动弧段的电压和频率分别保持4 kV与10 kHz恒定，通过改变DBD段放电电压和放电频率，用高速光纤光谱仪检测滑动弧火焰中自由基种类及其光谱强度，分析放电参数激励甲烷对火焰中自由基(CH基和OH基)的影响。结果表明，DBD段放电电压及放电频率的增加可以促进火焰内部的偶联反应发生，可有效提升甲烷滑动弧火焰内部的活性粒子含量，其中OH基团、 CH基团在燃烧链式化学反应进程中发挥着较为重要的作用。甲烷经过DBD激励后，随放电电压和频率的增加，火焰中OH基、 CH基等主要活性粒子都随之增加。DBD放电后，活性粒子的光谱强度增大，特征谱线比单模式更加明显；甲烷经过DBD激励后，火焰组成发生了变化，滑动弧段出口处甲烷燃烧反应更加充分，火焰温度越高越容易产生OH基。与单模式滑动弧相比，双模式放电可有效促进火焰内部的链式化学反应进程，促进燃料燃烧。
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