利用收缩扩张喷管实现电弧弧根气动分散

电极烧蚀是影响电弧等离子体发生器寿命和性能的关键因素,这与电弧的近电极行为密切相关。相较于集聚型的弧根贴附,扩散型的弧根更利于减小热烧蚀,从而提高电极寿命并提高放电稳定性。弧根的贴附行为与电弧在电极壁面附近的输运特性以及弧根所受的气动力和电磁力相关。本文分析了利用收缩-扩张喷管实现弧根气动分散的关键影响因素

热等离子体加热的长时间超高速稀薄气体流动地面模拟

在高层临近空间(100 km附近)以接近第一宇宙速度(7.9km/s)巡航的新型飞行器对我国国家战略安全以及空间和平利用具有重大意义,是实现我国空天科技跨越式发展的关键之一。100公里高度空域属于大气层边缘,稀薄气体效应、真实气体效应、化学/热非平衡效应显著。地面模拟该区域超高速流动的相似准则从传统的马赫数、雷诺数相似转变为双尺度律,即来流绝对速度以及来流密度与飞行器特征尺度的乘积相同。同时,由于稀薄气动力热的时间累积效应,持续数分钟的长时间稳定来流条件成为提高测试数据准确度的必要保障。在持续有喷流的情况下仍要维持相对较高真空度以满足稀薄相似的需求,这对地面模拟系统提出了苛刻要求。本文利用优化结构的热等离子体发生器,实现了高比焓能量注入;基于自由分子流的真空流导分析和数值模拟,对有载条件下0.01~1Pa范围的长时间维持真空系统进行了优化;获得了满足相似准则的来流条件,可为新型过渡流区超高速巡航飞行器的气动特性研究提供参考

Plasma and electrode emissions from a 1 kW hydrogen-nitrogen arcjet thruster

Arc root behavior affects the energy transfer and nozzle erosion in an arcjet thruster. To investigate the development of arc root attachment in 1 kW class N2 and H2-N2 arcjet thrusters from the time of ignition to the stably working condition, a kinetic series of end-on view images of the nozzle obtained by a high-speed video camera was analyzed. The addition of hydrogen leads to higher arc voltage levels and the determining factor for the mode of arc root attachment was found to be the nozzle temperature. At lower nozzle temperatures, constricted type attachment with unstable motions of the arc root was observed, while a fully diffused and stable arc root was observed at elevated nozzle temperatures

Fluctuations in a direct current argon plasma jet at reduced pressure

Dynamic measurements of the ion saturation current in the plasma plume by a double-electrostatic probe system were carried out. Regular signals obtained by the electros- tatic probe show good agreement with the stable plasma flow state. Dependence of the flow steadiness on the plasma generation parameters was discussed. As a fast response method, the double-electrostatic probe system is feasible to characterize the fluctuations in the plasma jet

石墨保型烧蚀行为研究

临近空间高超声速飞行器(飞行马赫数>5),具有快速响应、超强突防、灵活机动等特点,涉及国家安全与和平利用空间,是目前国际竞相争夺空间技术的焦点之一,是综合国力的体现。然而,临近空间空域特性复杂,高超声速飞行带来的多场耦合、强非线性特性使得临近空间高超高声速飞行器的研发异常困难。例如,在高超声速飞行器设计中必须考虑激波引起的阻力和热流。采用尖锐外形的鼻锥可以一方面将正激波转变为斜激波,从而有效减小激波阻力;另一方面还可以降低飞行器主体的表面热流。然而在力热耦合的严苛烧蚀环境下,一般材料很难保持尖锐外形,使得其减阻降热效果很快失效。我们的前期研究表明,具有热升华特性的石墨钝头体在典型烧蚀条件下可以烧成非常尖锐的构型,并且在整个烧蚀期间保持该构型。为深入研究石墨保型烧蚀行为,本文采用操作简单、可控性好、运行成本低的小型电弧风洞,系统研究了不同石墨材料在不同烧蚀条件下的烧蚀行为。分别采用氮气、氮氧混合气作为等离子体气体,电弧功率范围为18-30k W,烧蚀背压为300-1000Pa,烧蚀时间为300-1200s。对不同类型石墨棒在不同烧蚀条件下的表面温度、质量烧蚀率、线性烧蚀率等进行了表征,初步探索了石墨保型烧蚀机理

50 kW高频等离子体风洞

高超声速气动热及再入物理实验，主要技术指标: 工作气压范围：0.05-2 大气压，总温：1000-2500K，马赫数1-

空天等离子体动力学实验平台

空间环境地面模拟及热等离子体研究，主要技术指标: 腔体直径2米，长4米，极限真空10-4Pa，加热器工质流量1～30 slm条件下腔内工作压力1～100 P