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摘要
在等离子体射流的辅助下，液体的雾化特性能够得到一定程度的改善，等离子体辅助雾化具备应用于超细水雾抑制瓦斯爆炸领域的潜力。然而，由于等离子体射流中存在的多种活性粒子对于燃烧存在促进作用，因此有必要对瓦斯气体存在的条件下等离子体中的活性粒子种类进行定量分析。在大气压下开展了以氦气作为载气对预混的甲烷和空气进行介质阻挡(DBD)放电研究。结果表明，等离子体射流中的主要活性粒子为OH基团、 N2的第二正带系、 CH基团、 HeI原子以及少量的O原子，其中甲烷电离区的谱线主要集中在400～600 nm。增大峰值电压和氦气掺混体积流量比都可以有效提高等射流中活性基团的含量。采用N2第二正带系的连续谱带做最小二乘线性拟合，对等离子体射流的振动温度进行了计算，得到大气压氦气/空气-甲烷等离子体射流的振动温度在2 000～4 000 K之间。随着峰值电压和氦气掺混比的增大，振动温度都呈现增大趋势。利用HeI原子激发能差较大的5条谱线做最小二乘线性拟合，对等离子体射流的电子激发温度进行了计算，得到大气压氦气/空气-甲烷等离子体射流的电子激发温度在3 500～13 000 K之间。随峰值电压的增大，电子激发温度表现出增大的变化趋势，随着氦气掺混比的增大，电子激发温度表现出减小的变化趋势，分析发现随着氦气体积流量的增大，使得射流发生器内的气流变快，带走了发生器内更多的热量，导致电子激发温度下降。
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单位煤矿安全技术国家重点实验室; 沈阳航空航天大学
