唐勇，2011年8月考入清华大学热能工程系能源动力系统及自动化专业，2015年7月本科毕业并获得工学学士学位。2015 年 8月免试进入清华大学热能工程系（现更名为能源与动力工程系）攻读动力工程及工程热物理专业博士至今。其间2018 年 2 月至 2019 年 1月获国家留学基金委资助赴美国俄亥俄州立大学机械与航天工程系访问交流。

本书面向先进燃烧动力设备不断技术发展的新需求，设计典型等离子体助燃实验发展关键物理量光学诊断技术，揭示了等离子体/电场-流场-火焰场中主要物理量之间的作用规律，形成了等离子体/电场直接调控燃烧过程的新方法。本书围绕非平衡等离子体调控燃烧动力学和光学诊断开展了以下工作：（1）揭示了等离子体射流的湍流特征及电场力随雷诺数的变化规律，解耦出等离子体射流对平面火焰的流体动力学效应，构建了流场拉伸条件下的火焰传递函数模型；（2）发展了适用于燃烧过程的皮秒级电场诱导二次谐波技术及标定方法，率先开展了等离子体助燃环境中的瞬态电场测量，揭示了电场-火焰离子相互作用改变火焰结构和稳定性的机制；（3）设计了旋转滑动弧放电，在宽雷诺数范围内大幅度拓宽了甲烷预混旋流火焰的贫燃极限，揭示了滑动弧持续点火和增强燃烧稳定性的机制，形成了等离子体直接调控燃烧过程的新方法。

第1章引言

1.1研究背景与意义

1.1.1极端条件下的燃烧需求和挑战

1.1.2传统燃烧调控方式及其局限性

1.1.3等离子体调控燃烧的优势分析

1.1.4等离子体在新型燃烧技术中的应用

1.2共性科学问题

1.3研究现状

1.3.1面向助燃的等离子体放电技术发展

1.3.2等离子体对于火焰关键特性的调控效果

1.3.3等离子体助燃中的关键物理量及其诊断技术

1.3.4研究现状小结

1.4本书研究目标及内容

第2章实验系统设计和在线光学诊断

2.1本章引言

2.2等离子体放电装置

2.2.1介质阻挡放电

2.2.2纳秒脉冲放电

2.2.3滑动弧放电

2.3燃烧器

2.3.1对冲燃烧器

2.3.2旋流燃烧器

2.4光学测量

2.4.1弱电离流体的流速测量

2.4.2CH/OH基平面激光诱导荧光

2.4.3火焰释热率脉动测量

2.4.4谱线法测量电子密度

2.4.5基于二次谐波的瞬态电场测量

2.5本章小结

第3章等离子体的电动流体效应及对火焰的传递

3.1本章引言

3.2介质阻挡放电的电动流体效应

3.2.1表面DBD中的瞬态电场测量

3.2.2同轴DBD射流的流场解析

3.2.3电场力诱发流场扰动的理论研究

3.3对冲扩散火焰对电动流体脉动的响应

3.3.1流场结构和脉动

3.3.2释热率脉动及火焰传递函数

3.3.3扩散火焰传递函数的理论分析

3.4对冲预混火焰对电动流体脉动的响应

3.4.1流场结构和火焰面运动

3.4.2非稳态预混火焰的LES模拟研究

3.5本章小结

第4章等离子体助燃体系中的电场-火焰动力学研究

4.1本章引言

4.2静电场平面火焰动力学研究

4.2.1平面扩散火焰在静电场中的动力学行为

4.2.2平面预混火焰在静电场中的动力学行为

4.3复合电场在平面火焰中的放电行为

4.3.1平行金属电极间纳秒脉冲放电

4.3.2直流纳秒脉冲复合放电

4.4纳秒脉冲DBD诱导的燃烧不稳定性研究

4.4.1双层DBD放电驱动的燃烧不稳定性

4.4.2火焰振荡的调控及其机理分析

4.5本章小结

第5章等离子体拓展着火/熄火极限的化学机制

5.1本章引言

5.2DBD改善着火/熄火极限的实验结果

5.2.1DBD对甲烷着火温度的影响

5.2.2DBD放电对甲烷熄火极限的影响

5.3DBD及火焰中关键中间产物

5.3.1CH自由基分布

5.3.2气相色谱离线测量

5.4DBD拓展着火极限的化学机制分析

5.4.1等离子体重整甲烷的化学路径

5.4.2H2对甲烷着火的影响

5.5本章小结

第6章等离子体对于复杂火焰的调控机理研究

6.1本章引言

6.2等离子体对预蒸发C7—C10饱和烷烃燃料着火的影响

6.2.1等离子体促进燃料裂解和着火的实验分析

6.2.2大分子燃料着火化学机理分析

6.3滑动弧等离子体对高雷诺数旋流火焰的稳定作用

6.3.1开放空间下的调控效果

6.3.2受限空间下的调控效果

6.3.3滑动弧的点火和稳燃机理分析

6.4本章小结

第7章结论与展望

7.1主要结论

7.2创新点

7.3建议与展望

参考文献

在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢